Gaisma ir elektromagnētiskā starojuma veids. Elektromagnētiskais spektrs ir sadalīts daudzās joslās, no kurām Gaisma parasti attiecas uz Redzamo spektru. Bet fizikā gamma stari, rentgenstari, mikroviļņu un radioviļņi tiek uzskatīti arī par gaismu. Redzamās gaismas spektra viļņu garumi ir diapazonā no 400 līdz 700 nanometriem, kas atrodas starp infrasarkano staru spektru un ultravioleto spektru. Gaisma nes enerģiju fotonu formā. Kad šie fotoni nonāk saskarē ar citām daļiņām, enerģija tiek nodota sadursmes dēļ. Izmantojot šo gaismas principu, daudzi noderīgi produkti, piemēram, Fotodiodes , Tika izgudroti fotorezistori, saules paneļi utt.
Kas ir fotorezistors?
Fotorezistors
Gaismai ir viļņu daļiņu dualitātes daba. Tas nozīmē, ka gaismai ir gan daļiņām, gan viļņiem līdzīga daba. Kad gaisma iekrīt pusvadītājs materiāls, gaismā esošos fotonus absorbē elektroni, un tie aizrauj lielākas enerģijas joslas.
Fotorezistors ir no gaismas atkarīga rezistora veids, kas maina tā pretestības vērtības, pamatojoties uz uz to notiekošo gaismu. Šie fotorezistori mēdz samazināt pretestības vērtības, palielinoties krītošās gaismas intensitātei.
Fotorezistori izstāda fotovadītspēja . Šīs ir mazāk fotojūtīgas ierīces, salīdzinot ar fotodiodēm un fototransistoriem. Fotorezistora fotorezistence mainās atkarībā no apkārtējās temperatūras izmaiņām.
Darba princips
Fotorezistoram nav P-N savienojuma, piemēram, fotodiodēm. Tā ir pasīva sastāvdaļa. Tie sastāv no augstas pretestības pusvadītāju materiāliem.
Kad fotorezistorā notiek gaisma, pusvadītāju materiāls absorbē fotonus. Elektronu absorbē enerģija no fotona. Kad šie elektroni iegūst pietiekamu enerģiju, lai pārtrauktu saiti, viņi lec vadīšanas joslā. Sakarā ar to fotorezistora pretestība samazinās. Samazinoties pretestībai, vadītspēja palielinās.
Atkarībā no fotorezistoram izmantotā pusvadītāja materiāla veida to pretestības diapazons un jutība atšķiras. Ja nav gaismas, fotorezistoram var būt pretestības vērtības megaohmos. Un gaismas klātbūtnes laikā tā pretestība var samazināties līdz dažiem simtiem omu.
Fotorezistoru veidi
Atkarībā no pusvadītāju materiāla īpašībām, ko izmanto fotorezistora projektēšanai, tos iedala divos veidos - ārējie un iekšējie fotorezistori. Šie pusvadītāji dažādos viļņa garuma apstākļos reaģē atšķirīgi.
Iekšējie fotorezistori tiek veidoti, izmantojot iekšējos pusvadītāju materiālus. Šiem iekšējiem pusvadītājiem ir savi lādiņu nesēji. Viņu vadīšanas joslā nav brīvu elektronu. Tie satur caurumus valences joslā.
Tātad, lai uzbudinātu elektronus, kas atrodas iekšējā pusvadītājā, no valences joslas līdz vadīšanas joslai, jānodrošina pietiekama enerģija, lai tie varētu šķērsot visu joslu atstarpi. Tāpēc mums ir nepieciešami augstākas enerģijas fotoni, lai iedarbinātu ierīci. Tādējādi iekšējie fotorezistori ir paredzēti augstākas frekvences gaismas noteikšanai.
No otras puses, ārējos pusvadītājus veido, dopējot iekšējos pusvadītājus ar piemaisījumiem. Šie piemaisījumi nodrošina brīvus elektronus vai caurumus vadīšanai. Šie brīvie vadītāji atrodas enerģijas joslā tuvāk vadīšanas joslai. Tādējādi neliels enerģijas daudzums var izraisīt to lēcienu vadīšanas joslā. Ārējie fotorezistori tiek izmantoti garāka viļņa garuma un zemākas frekvences gaismas noteikšanai.
Jo lielāka ir gaismas intensitāte, jo lielāks ir fotorezistora pretestības kritums. Fotorezistoru jutība mainās atkarībā no pielietotās gaismas viļņa garuma. Ja nav pietiekama viļņa garuma un ierīces iedarbināšanas, ierīce nereaģē uz gaismu. Ārējie fotorezistori var reaģēt uz infrasarkanajiem viļņiem. Iekšējie fotorezistori var noteikt augstākas frekvences gaismas viļņus.
Fotorezistora simbols
Fotorezistors-simbols
Fotorezistori tiek izmantoti, lai norādītu uz gaismas klātbūtni vai neesamību. To raksta arī kā LDR. Parasti tos veido CD, Pbs, Pbse utt. Šīs ierīces ir jutīgas pret temperatūras izmaiņām. Tātad, pat ja gaismas intensitāte tiek turēta nemainīga, fotorezistoros var redzēt pretestības izmaiņas.
Fotorezistora pielietojums
Fotorezistora pretestība ir nelineāra gaismas intensitātes funkcija. Fotorezistori nav tik jutīgi pret gaismu kā fotodiodes vai fototransistori. Daži fotorezistoru pielietojumi ir šādi:
- Tos izmanto kā gaismas sensorus.
- Tos izmanto, lai izmērītu gaismas intensitāti.
- Nakts gaismas un fotografēšanas gaismas skaitītājiem tiek izmantoti fotorezistori.
- Viņu latentuma īpašums tiek izmantots audio kompresoros un ārējā uztverē.
- Fotorezistorus var atrast arī modinātājpulksteņos, āra pulksteņos, saules ielu lampās utt.
- Infrasarkanā astronomija un infrasarkanā spektroskopija arī izmanto fotorezistorus vidēja infrasarkanā spektra apgabala mērīšanai.
Projekti, kuru pamatā ir fotorezistori
Fotorezistori ir bijuši ērta ierīce daudziem vaļaspriekiem. Ir pieejami daudzi jauni zinātniski pētnieciski darbi un elektroniski projekti, kuru pamatā ir fotorezistori. Fotorezistori ir atraduši jaunus pielietojumus medicīnas, iegultās un astronomijas jomās. Daži no projektiem, kas izstrādāti, izmantojot fotorezistoru, ir šādi:
- Uz fotorezistoru balstīts, studentu veidots fotometrs un tā izmantošana krāsvielu tiesu ekspertīzē.
- Bioloģiski saderīgas organiskās pretestības atmiņas un fotorezistora integrācija valkājama attēla uztveršanai.
- Photogate laiks ar viedtālruni.
- Vienkāršas akustiskās optikas dubultās vadības ķēdes projektēšana un ieviešana.
- Sistēma gaismas avota atrašanās vietas noteikšanai.
- Mobilais robots ieslēgts ar skaņu un virzīts ar ārēju gaismas avotu.
- Atvērtā koda monitoringa sistēmas projektēšana ēku un sistēmu termodinamiskai analīzei.
- Pārkaršanas aizsardzības ierīce.
- Ierīce elektromagnētiskā starojuma noteikšanai.
- Automātisks divasu zāles pļāvējs ar saules enerģiju lauksaimniecības vajadzībām.
- Ūdens duļķainības uztveršanas mehānisms, izmantojot LED in situ monitoringa sistēmai.
- Gaismas inducētā gaismas tastatūra ir veidota, izmantojot fotorezistorus.
- Jauna elektroniskā atslēga, izmantojot morzes kodu, kas balstīts uz lietu internetu.
- Ielu apgaismojuma sistēma viedām pilsētām, izmantojot fotorezistorus.
- MRI intervences ierīču izsekošana ar datoru vadāmiem detonējamiem marķieriem.
- Tos izmanto ar gaismu aktivizētās žalūzijās.
- Fotorezistori tiek izmantoti arī automātiskai kontrasta un spilgtuma kontrolei televizoros un viedtālruņos.
- Tuvuma kontrolētu slēdžu projektēšanai tiek izmantoti fotorezistori.
Sakarā ar kadmija aizliegumu Eiropā Cds un Cdse fotorezistoru izmantošana ir ierobežota. Fotorezistorus var viegli ieviest un sasaistīt ar mikrokontrolleriem.
Šīs ierīces tirgū ir pieejamas kā IC sensori. Tie ir pieejami kā apkārtējās gaismas sensori, gaismas pret ciparu sensori, LDR utt. Daži no populāri izmantotajiem izstrādājumiem ir gaismas sensors OPT3002, pasīvā LDR gaismas sensors utt.. OPT3002 elektriskie parametri, specifikācijas utt. datu lapa, ko nodrošina texas instrumenti. Vai mēs varam izmantot fotorezistorus kā alternatīvu fotodiodēm? Kāda ir atšķirība?
