Světlo je forma elektromagnetického záření. Elektromagnetické spektrum je rozděleno do mnoha pásem, z nichž Světlo obvykle odkazuje na Viditelné spektrum. Ale ve fyzice jsou záření gama, rentgenové záření, mikrovlnné záření a rádiové vlny také považovány za světlo. Spektrum viditelného světla má vlnové délky v rozmezí 400-700 nanometrů, ležící mezi spektrem infračerveného paprsku a ultrafialovým spektrem. Světlo nese energii ve formě fotonů. Když tyto fotony přijdou do styku s jinými částicemi, energie se v důsledku srážky přenese. Využitím tohoto principu světla mnoho užitečných produktů, jako je Fotodiody „Byly vynalezeny fotorezistory, solární panely atd.
Co je fotorezistor?
Fotorezistor
Světlo má vlnově-částicovou dualitu. Což znamená, že světlo má jak částicovou, tak vlnovou povahu. Když světlo dopadá polovodič fotony přítomné ve světle jsou absorbovány elektrony a vzrušují se do vyšších energetických pásem.
Fotorezistor je typ odporu závislého na světle, který mění své hodnoty odporu na základě dopadajícího světla. Tyto fotorezistory mají tendenci snižovat své hodnoty odporu se zvyšováním intenzity dopadajícího světla.
Vystavují fotorezistory fotovodivost . Ve srovnání s fotodiodami a fototranzistory se jedná o méně citlivá zařízení. Fotorezistivita fotorezistoru se mění se změnou teploty okolí.
Pracovní princip
Fotorezistor nemá spojení P-N jako fotodiody. Je to pasivní součást. Jsou vyrobeny z vysoce odolných polovodičových materiálů.
Když světlo dopadá na fotorezistor, fotony jsou absorbovány polovodičovým materiálem. Energie z fotonu je absorbována elektrony. Když tyto elektrony získají dostatek energie k rozbití vazby, skočí do vodivého pásma. Díky tomu klesá odpor fotorezistoru. S poklesem odporu se zvyšuje vodivost.
V závislosti na typu polovodičového materiálu použitého pro fotorezistor se liší jejich rozsah odporu a citlivost. Při absenci světla může mít fotorezistor hodnoty odporu v megaohmech. A za přítomnosti světla se jeho odpor může snížit na několik stovek ohmů.
Druhy fotorezistorů
V závislosti na vlastnostech polovodičového materiálu použitého pro konstrukci fotorezistoru jsou tyto rozděleny do dvou typů - vnější a vnitřní fotorezistory. Tyto polovodiče reagují odlišně za různých vlnových délek.
Vnitřní fotorezistory jsou konstruovány s použitím vnitřního polovodičového materiálu. Tyto vnitřní polovodiče mají své vlastní nosiče náboje. V jejich vodivém pásmu nejsou žádné volné elektrony. Obsahují otvory ve valenčním pásmu.
Aby bylo možné excitovat elektrony přítomné ve vnitřním polovodiči, z valenčního pásma do vodivého pásma, měla by být poskytnuta dostatečná energie, aby mohly překonat celý pásmo. Proto ke spuštění zařízení potřebujeme fotony s vyšší energií. Proto jsou vnitřní fotorezistory navrženy pro vysokofrekvenční detekci světla.
Na druhou stranu, Vnější polovodiče jsou tvořeny dopováním vnitřních polovodičů nečistotami. Tyto nečistoty poskytují volné elektrony nebo otvory pro vedení. Tyto volné vodiče leží v energetickém pásmu blíže k vodivému pásmu. Tudíž malé množství energie je může spustit k tomu, aby skočili do vodivého pásma. Vnější fotorezistory se používají k detekci světla o delší vlnové délce a nízké frekvenci.
Čím vyšší je intenzita světla, tím větší je pokles odporu fotorezistoru. Citlivost fotorezistorů se mění s vlnovou délkou použitého světla. Pokud není k dispozici dostatečná vlnová délka, zařízení dostatečně spouští, zařízení nereaguje na světlo. Vnější fotorezistory mohou reagovat na infračervené vlny. Vnitřní fotorezistory mohou detekovat vyšší frekvence světelných vln.
Symbol fotorezistoru
Fotorezistorový symbol
Fotorezistory se používají k označení přítomnosti nebo nepřítomnosti světla. Je také psán jako LDR. Obvykle se skládají z Cds, Pbs, Pbse atd.… Tato zařízení jsou citlivá na změny teploty. Takže i když je intenzita světla udržována konstantní, lze na fotorezistorech vidět změnu odporu.
Aplikace fotorezistoru
Odpor fotorezistoru je nelineární funkcí intenzity světla. Fotorezistory nejsou tak citlivé na světlo jako fotodiody nebo fototranzistory. Některé z aplikací fotorezistorů jsou následující -
- Používají se jako světelné senzory.
- Používají se k měření intenzity světla.
- Měřiče nočního světla a fotografování používají fotorezistory.
- Jejich vlastnost latence se používá ve zvukových kompresorech a externím snímání.
- Fotorezistory najdete také v budících, venkovních hodinách, solárních pouličních lampách atd.
- Infračervená astronomie a infračervená spektroskopie také používají fotorezistory pro měření spektrální oblasti ve střední infračervené oblasti.
Projekty založené na fotorezistorech
Fotorezistory byly užitečným zařízením pro mnoho fandů. K dispozici je mnoho nových výzkumných prací a elektronických projektů založených na fotorezistorech. Fotorezistory našly nové aplikace v lékařských, vestavěných a astronomických polích. Některé z projektů navržených pomocí fotorezistoru jsou následující -
- Fotorezistorový, studentem vyrobený fotometr a jeho aplikace při forenzní analýze barviv.
- Integrace biokompatibilní organické rezistivní paměti a fotorezistoru pro aplikaci snímání nositelného obrazu.
- Fotit načasování pomocí smartphonu.
- Návrh a implementace jednoduchého acoustooptického duálního ovládacího obvodu
- Systém pro detekci umístění světelného zdroje.
- Mobilní robot se zapnul zvukem a byl směrově řízen externím zdrojem světla.
- Návrh open-source monitorovacího systému pro termodynamickou analýzu budov a systémů.
- Zařízení na ochranu proti přehřátí.
- Zařízení pro detekci elektromagnetického záření.
- Automatická dvouosá solární sekačka na trávu pro zemědělské použití.
- Mechanismus snímání zákalu vody pomocí LED pro monitorovací systém in-situ.
- Světelná klávesnice indukovaná světlem je navržena pomocí fotorezistorů.
- Nový elektronický zámek využívající morseovou abecedu založenou na internetu věcí.
- Systém pouličního osvětlení pro inteligentní města využívající fotorezistory.
- Sledování intervenčních zařízení MRI pomocí počítačem řízených detekovatelných značek.
- Používají se u rolet aktivovaných světlem.
- Fotorezistory se také používají k automatické regulaci kontrastu a jasu u televizorů a chytrých telefonů.
- Pro návrh bezdotykově ovládaného spínače se používají fotorezistory.
Vzhledem k zákazu kadmia v Evropě je použití fotorezistorů Cds a Cdse omezeno. Fotorezistory lze snadno implementovat a propojit s mikrokontroléry.
Tato zařízení jsou na trhu k dispozici jako IC senzory. Jsou k dispozici jako senzory okolního světla, senzory Light to digital, LDR atd. Některé z populárně používaných produktů jsou světelný senzor OPT3002, pasivní světelný senzor LDR atd. Elektrické vlastnosti, specifikace atd. OPT3002 najdete v datový list poskytnutý texasovými přístroji. Můžeme použít fotorezistory jako alternativu pro fotodiody? V čem je rozdíl?
