Применение фоторезисторов: Фоторезисторы. Виды и работа. Применение и особенности

Фоторезисторы. Виды и работа. Применение и особенности

Фоторезисторы — это резисторы, у которых меняется сопротивление в зависимости от действия света на светочувствительную поверхность. Сопротивление не зависит от величины напряжения, в отличие от обычного резистора.

В основном фотосопротивления применяются для индикации или отсутствия света. В полной темноте сопротивление фоторезистора имеет большую величину, достигающую иногда до 1 мегаома. При воздействии на датчик (чувствительную часть фоторезистора) светового потока, его сопротивление в значительной степени снижается, и зависит от интенсивности освещенности. Величина сопротивления при этом может упасть до нескольких Ом.

Длина световой волны оказывает влияние на чувствительность фотосопротивления. Они применяются в различных устройствах, но не являются такими популярными, как фототранзисторы и фотодиоды. В некоторых зарубежных странах запрещено применение фотосопротивлений, так как в них содержится кадмий или свинец, вредные по экологическим требованиям.

Быстродействие фоторезисторов незначительное, поэтому они действуют только на низких частотах. В новых конструкциях устройств фоторезисторы редко применяются. Их можно встретить в основном при ремонте старых устройств.

Для проверки фотосопротивления к нему подключают мультитестер. Без света его значение сопротивления должно быть значительным, а при его освещении оно сильно падает.

 

Виды и принцип действия

По материалам изготовления фоторезисторы делятся на виды:

• С внутренним фотоэффектом.
• С внешним фотоэффектом.

При изготовлении фотосопротивлений с внутренним фотоэффектом применяют нелегированные вещества: германий или кремний.

При попадании на чувствительную часть фотоны воздействуют на электроны и заставляют их двигаться в зону проводимости. В итоге в материале возникает значительное число электронов, вследствие чего повышается электропроводность, а значит и снижается сопротивление.

Фоторезисторы с возникновением внешнего фотоэффекта изготавливают из смешанных материалов, в которые входят легирующие добавки. Эти вещества создают обновленную энергетическую зону сверху валентной зоны, насыщенной электронами, нуждающимися в меньшем количестве энергии для осуществления перехода в проводимую зону, с помощью энергетической щели малого размера. В результате фотосопротивление становится чувствительным к разной длине световой волны.

Несмотря на вышеописанные особенности этих видов, оба вида снижают сопротивление при освещении. При повышении интенсивности освещения снижается сопротивление. Поэтому, получается обратная зависимость сопротивления от света, причем нелинейная.

На электрических схемах фотосопротивления обозначаются:

 

Чувствительность и длина световой волны

Длина волны света оказывает влияние на чувствительность фотосопротивления. Если величина длины световой волны выходит за пределы диапазона работы, то освещенность уже не оказывает влияния на такой резистор, и он становится нечувствительным в этом интервале длин световых волн.

Разные материалы обладают различными спектральными графиками отклика волны. Фотосопротивления с внешней зависимостью чаще всего используются для значительной длины волны, с приближением к инфракрасному излучению. При эксплуатации светового резистора в этом диапазоне следует быть осторожным, во избежание чрезмерного нагрева, который влияет на показания измерения сопротивления в зависимости от степени нагревания.

Чувствительность фотосопротивления

Фоторезисторы обладают меньшей чувствительностью, по сравнению с фототранзисторами и фотодиодами, которые являются полупроводниковыми приборами, с управлением заряженными частицами от светового луча, посредством р-n перехода. У фотосопротивлений нет полупроводникового перехода.

При нахождении интенсивности света в стабильном диапазоне, сопротивление фоторезистора может все равно меняться в значительной степени из-за изменения величины температуры, так как она также оказывает большое влияние на сопротивление. Это свойство не позволяет использовать фоторезистор для измерения точной интенсивности света.

Инертность

Еще одним уникальным свойством обладает фотосопротивление. Оно состоит в том, что существует время задержки между изменением сопротивления и освещения, что называется инертностью прибора.

Для значительного падения сопротивления от воздействия луча света необходимо затратить время, равное около 10 миллисекунд. При обратном действии для восстановления значения сопротивления понадобится около 1 секунды.

Благодаря этому свойству такой резистор не применяется в устройствах с необходимостью учета резких скачков освещенности.

Свойства и конструктивные особенности

Фотопроводность впервые обнаружили у элемента Селена. Затем были найдены и другие материалы с подобными свойствами. Фоторезисторы из сульфида кадмия являются наиболее популярными и имеют обозначение СDS-фоторезистора. Сегодня фотосопротивления производятся и из антимонида индия, сульфида свинца, селенида свинца.

Для производства фотосопротивлений из сульфида кадмия, порошок высокой степени очистки смешивают с веществами инертного действия. Далее, смесь спрессовывают и спекают.

На основание с электродами в вакууме напыляют светочувствительный слой в форме извилистой дорожки. Далее, это напыленное основание размещают в пластиковую или стеклянную оболочку, во избежание предотвращения попадания пыли и грязи на чувствительный элемент.

Спектральный график отклика чувствительного сульфида кадмия сочетается с временем отклика глаза человека. Длина волны света наибольшей чувствительности равна 600 нанометров. Это соответствует видимому спектру. Устройства с содержанием кадмия или свинца запрещены во многих зарубежных странах.

Сфера использования фоторезисторов

Такой вид светочувствительных сопротивлений применяется в виде датчиков света, если необходимо определять отсутствие или наличие света, либо фиксацию значения интенсивности освещения. Таким примером служит автоматическая система включения освещения улиц, а также работа фотоэкспонометра.

Световое реле для освещения улиц

В виде примера на схеме изображено уличное фотореле освещения. Эта система включает освещение улиц в автоматическом режиме, при наступлении темного времени суток, и отключает его при наступлении светлого времени. Такую схему можно применять для любых автоматических систем освещения.

При падении луча света на фоторезистор, его сопротивление снижается, становится значительным падение напряжения на переменном сопротивлении R2, транзистор VТ1 открывается. Коллектор этого транзистора соединен с базой VТ2 транзистора, который в это время закрыт, и реле отключено. При наступлении темноты сопротивление фоторезистора повышается, напряжение на переменном сопротивлении снижается, а транзистор VТ1 закрывается. Транзистор VТ2 открывается и выдает напряжение на реле, подключающее лампу освещения.

Похожие темы:

• Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Фотоэлементы. Виды и устройство. Работа и применение
• Свойства полупроводников. Устройство и работа. Применение
• Солнечные элементы. Виды и работа. Применение и особенности
• Фототранзисторы. Устройство и работа. Применение и особенности
• Фотодиоды. Виды и устройство. Работа и характеристики

Применение – фоторезистор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Применение фоторезистора на основе сульфида кадмия высокой чувствительности позволило максимально упростить оптическую схему прибора: исключить линзы, формирующие световой поток, идущий от источника к фотоприемнику. Это намного облегчает настройку прибора как во время эксплуатации прибора, так и при замейе источника света и фотоприемника и, кроме того, уменьшает влияние вибраций.  [1]

Световая и вольт-амперная характеристики фоторезистора.  [2]

Ввиду ряда отмеченных недостатков область применения фоторезисторов пока ограничена, но расширяется по мере их усовершенствования.  [3]

Устройство и схема включения фоторезистора.  [4]

Фоторезистором называется фотоприемник, принцип действия которого основан на эффекте фотопроводимости. Применения фоторезисторов разнообразны, столь же разнообразно и их конструктивное исполнение.  [5]

Преобразователи этого типа выпускают четырех типоразке-роз, но все они унифицированы на базе пружинно-оптической головки с использованием набора фоторезисторов. Применение фоторезисторов позволяет обойтись без электронных усилителей. По требованию заказчика могут дополнительно поставляться блоки-прйстааки для рассортировки на 10, 20, 30, 40 или 50 групп. Использование преобразователя с блок-приставкой уменьшает погрешность интервала сортировки на 1 / 3 деления шкалы.  [6]

Значительно более высокой чувствительностью ( по сравнению с вакуумными фотоэлементами) обладают фоторезисторы – полупроводниковые приборы, изменяющие величину своего сопротивления под воздействием света.

Однако применение фоторезисторов в целях измерения освещенности несколько ограничивается особенностью их световых характеристик.  [7]

Усредненные спектральные характеристики различных фоторезисторов.| Частотные характеристики фоторезисторов ФСА и СФ4.  [8]

Частотная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии на него светового потока, изменяющегося с определенной-частотой. Инерционность ограничивает возможность применения фоторезисторов при работе с переменными световыми потоками высокой частоты.  [9]

Частотная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии на него светового потока, изменяющегося с определенной частотой. Инерционность ограничивает возможности применения фоторезисторов при работе с переменными световыми потоками высокой частоты.  [10]

В этом случае их используют в фоторелейном и фотометрическом режимах. В качестве наиболее распространенной схемы следует отметить применение фоторезисторов в фотоэлектрических пирометрах, – где интенсивность светового потока и спектральное распределение интенсивности являются функциями измеряемой температуры.  [11]

Показано, что для регистрации люминола можно использовать фотоумножители, фоторезисторы и тонкопленочные селенисто-кад-миевые фотоэлементы. Наиболее перспективными для вышеуказанных целей являются полупроводниковые фотоэлементы. Экспериментально показана целесообразность использования в хемилюминес-центных устройствах автоматики с применением фоторезисторов ФСК-М2.  [12]

Усредненные спектральные характеристики различных фоторезисторов.  [13]

Световые характеристики некоторых фоторезисторов при не очень больших освещенностях имеют линейную зависимость. Так, у ФСК-MI линейность не нарушается вплоть до освещенности 1000 лк, а у фоторезисторов ФСК. Отсутствие линейной зависимости фототока от светового потока в ряде случаев затрудняет применение фоторезисторов.  [14]

В фоторезисторах внутренний фотоэффект проявляется в изменении фотопроводимости сопротивления. Фоторезисторы обладают значительной инерционностью и реагируют лишь при частотах модулированного света, не превышающих 20 – 50 Гц. При применении фоторезисторов следует учитывать, что в зависимости от температуры окружающей среды и нагревания проходящим через них током их сопротивление может значительно изменяться. Они имеют также довольно большой разброс характеристик, поэтому замена одного фоторезистора другим того же типа в большинстве случаев требует новой регулировки всей схемы.  [15]

Страницы:      1    2

Символ, работа, типы и применение

Прогуливаясь по вечерним улицам, вы когда-нибудь замечали, как уличные фонари автоматически включаются, когда начинает темнеть? Это автоматическое включение уличных фонарей происходит за счет наличия в его цепи переменного резистора особого типа. Сопротивление этого переменного резистора зависит от количества света, падающего на него.

Такой резистор называется фоторезистором, и в этой статье мы обсудим некоторые его аспекты.

Итак, начнем!

Что такое фоторезистор?

Фоторезистор — это сочетание слов «фотон» (что означает частицы света) и «резистор». В соответствии со своим названием фоторезистор — это устройство или, можно сказать, резистор, зависящий от интенсивности света. По этой причине они также известны как светозависимые, также известные как LDR.

Таким образом, чтобы определить фоторезистор одной строкой, мы можем записать его как:

«Фоторезистор — это переменный резистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально интенсивности света»

Из наших базовых знаний о взаимосвязи между удельным сопротивлением (способностью сопротивляться потоку электронов) и проводимостью (способностью пропускать поток электронов) мы знаем, что они являются полярными противоположностями друг друга. Таким образом, когда мы говорим, что сопротивление уменьшается при увеличении интенсивности света, это просто подразумевает, что проводимость увеличивается с увеличением интенсивности света, падающего на фоторезистор или LDR, благодаря свойству, называемому фотопроводимостью материала.

Следовательно, эти фоторезисторы также известны как фоторезисторы или просто фотоэлементы.

Идея фоторезистора возникла, когда Уиллоуби Смит в 1873 году открыл фотопроводимость в селене. Затем было создано множество вариантов фотопроводящих устройств.

Фоторезистор

Фоторезистор Обозначение

Для представления фоторезистора на принципиальной схеме был выбран символ, указывающий на то, что это светозависимое устройство, а также тот факт, что это резистор.

Хотя в основном используемый символ показан на рис. 2a (две стрелки, указывающие на резистор), некоторые предпочитают заключать резистор в круг, как показано на рис. 2b.

Обозначение схемы фоторезисторов

 

Принцип работы фоторезистора

Чтобы понять принцип работы фоторезистора, давайте немного освежим в памяти валентные и свободные электроны.

Как мы знаем, валентные электроны находятся во внешней оболочке атома. Следовательно, они слабо связаны с ядром атома. Это означает, что требуется лишь небольшое количество энергии, чтобы вытащить его с внешней орбиты.

Свободные электроны, с другой стороны, не связаны с ядром и, следовательно, могут свободно двигаться при приложении внешней энергии, такой как электрическое поле. Таким образом, когда какая-то энергия заставляет валентный электрон отрываться от внешней орбиты, он действует как свободный электрон; готов двигаться всякий раз, когда приложено электрическое поле. Энергия света используется для превращения валентного электрона в свободный электрон.

Этот базовый принцип используется в фоторезисторе. Свет, падающий на фотопроводящий материал, поглощается им, что, в свою очередь, создает множество свободных электронов из валентных электронов.

На рисунке ниже показано его графическое изображение:

Принцип работы фоторезистора

 

По мере увеличения энергии света, падающего на фотопроводящий материал, количество валентных электронов, которые получают энергию и покидают связь с ядром, увеличивается. Это приводит к тому, что большое количество валентных электронов перескакивает в зону проводимости, готовых двигаться при приложении любой внешней силы, например электрического поля.

Таким образом, с увеличением интенсивности света увеличивается количество свободных электронов. Это означает, что фотопроводимость увеличивается, что означает уменьшение фотосопротивления материала.

Теперь, когда мы рассмотрели рабочий механизм, мы поняли, что для изготовления фоторезистора используется фотопроводящий материал. По типу фотопроводящего материала фоторезисторы бывают двух типов. Краткое введение приведено в следующем разделе.

Типы фоторезисторов

Фоторезистор обычно изготавливается из полупроводникового материала, который используется в качестве резистивного элемента без PN-перехода. По сути, это делает фоторезистор пассивным устройством. Два типа фоторезисторов:

1. Внутренний фоторезистор : Как мы знаем, собственный фоторезистор часто называют полупроводником (в данном случае фотопроводящим материалом), который лишен какого-либо легирования. Это означает, что фотопроводящий материал, используемый для создания этого фоторезистора, включает возбуждение носителей заряда из валентной зоны в зону проводимости.
2. Внешний фоторезистор: Внешний фоторезистор изготовлен из полупроводникового материала с некоторыми примесями или, можно сказать, легированного для повышения эффективности. Легирующие примеси должны быть мелкими и не должны ионизироваться в присутствии света. Фотопроводящий материал, используемый для этого фоторезистора, включает возбуждение носителей заряда между примесью и валентной зоной или зоной проводимости.

 

Теперь, когда мы рассмотрели механизм и типы, вы должны иметь представление о том, как работает фоторезистор. Однако может возникнуть вопрос: как подключить фоторезистор в простой схеме?

Давайте посмотрим на пример ниже, который имеет очень простую схему фоторезистора.

Основная схема фоторезистора

На приведенном ниже рисунке показана принципиальная схема схемы фоторезистора. Он состоит из батареи, фоторезистора и светодиода. Эта настройка помогает понять поведение фоторезистора при воздействии электрического поля.

Базовая схема фоторезистора

 

СЛУЧАЙ 1: Фоторезистор не светится (скажем, вы полностью закрыли фоторезистор)

Угадайте, что происходит?

Фоторезистор не может поглотить световую энергию; поэтому свободные электроны не образуются. Это означает, что даже если фоторезистор подвергается воздействию электрического поля, в нем нет свободных электронов, которые могли бы двигаться и запускать ток.

Что это значит? Да, это означает, что сопротивление потоку тока велико или, можно сказать, его сопротивление очень велико.

Загорится ли светодиодная лампа? Очевидно НЕТ, так как ток по цепи не течет.
СЛУЧАЙ 2: Свет падает на фоторезистор

Вам легко догадаться, верно?

Здесь фотоны падают на фоторезистор, поэтому световая энергия, необходимая для создания свободных электронов, поглощается им. Теперь, когда фоторезистор подключен к батарее, свободные электроны начинают двигаться, поскольку теперь они подвергаются воздействию электрического поля. Следовательно, мы можем сказать, что в цепи начинает течь ток.

Итак, что это означает относительно сопротивления фоторезистора?

Да, вы правильно догадались; это означает, что сопротивление значительно уменьшилось, что позволяет течь току в цепи.

Таким образом, в этом случае загорится светодиод.

В следующем разделе вы узнаете об общих областях применения и применения фоторезистора.

Фоторезистор – использование и применение

Автоматические уличные фонари: Одно из самых известных применений фоторезистора, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни, — это схемы автоматических уличных фонарей, как уже упоминалось во вступительном абзаце. Здесь они так используются в цепи, что уличные фонари включаются с наступлением темноты и выключаются утром.

Некоторые фоторезисторы используются в некоторых потребительских товарах, таких как экспонометры в камерах, датчики освещенности , например, в проектах робототехники , радиочасах и т. д.

Они также используются для управления уменьшением усиления динамических компрессоров.

Они также считаются хорошими инфракрасными детекторами и поэтому находят применение в инфракрасной астрономии.

На этом мы подошли к завершению статьи, давайте перемотаем назад то, что мы узнали в этом коротком уроке.

Фоторезистор Вкратце

• “ Фотоны ” + “ Резистор ” = Фоторезистор
  : Специальный тип переменного резистора, сопротивление которого зависит от интенсивности падающего на него света.
• Другие названия: Фотопроводник, фотоэлемент, светочувствительный резистор (LDR)
• Уиллоуби Смит : Первый ученый, открывший фотопроводимость селена (полупроводника)
• Конструкция: Изготовлен из светочувствительного полупроводникового материала. У них нет соединения PN.
• Принцип работы: Когда свет падает на светочувствительный материал (или на фоторезистор), валентные электроны поглощают световую энергию и вырываются из ядра, превращаясь в свободные электроны. Эти электроны приводят к протеканию тока, когда применяется внешняя сила, такая как электрическое поле.

Применение

Наиболее распространенное применение в цепях автоматических уличных фонарей и других потребительских товаров, таких как экспонометр, датчик освещенности и т. д.

Что такое фоторезистор? Типы, конструкция, работа, характеристики и применение фоторезистора

Определение : Фоторезистор — это тип устройства, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности падающего излучения. Он обладает огромной способностью изменять свое сопротивление под воздействием света. LDR — это аббревиатура от Light Dependent Resistor . Это нелинейное устройство .

Фоторезистор также называют светочувствительным резистором или фотопроводником, поскольку он обладает свойством фотопроводимость .

Что такое фотопроводимость?

Это явление, которое улучшает проводимость материала за счет поглощения электромагнитного излучения. Излучение может быть гамма-, УФ-, ИК-излучением или видимым светом.

Типы фоторезисторов

Существует два типа внутренних и внешних фоторезисторов.

1. Внутренний фоторезистор

Фоторезисторы этой категории состоят из нелегированного полупроводникового материала, т. е. из чистого полупроводникового материала, кремния или германия. Чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, необходимо достаточное количество световой энергии.

2. Внешний фоторезистор

Этот тип LDR состоит из легированного полупроводникового материала. Легирование образует новый энергетический уровень над валентной зоной. Тем самым уменьшая световую энергию, необходимую для возбуждения электрона.

Базовая структура и конструкция фоторезистора

Фоторезистор состоит из светочувствительного полупроводникового материала. Обычно он состоит из сульфида кадмия, имеющего незначительное количество свободных электронов в отсутствие какого-либо падающего излучения.

При отсутствии света LDR обладает очень высоким сопротивлением около нескольких мегаом . Однако в присутствии света он проявляет свойство низкого сопротивления , имея сопротивление около в несколько сотен Ом.

На рисунке ниже показана основная конструкция и символ фоторезистора:

Устройство состоит из змеевидной или зигзагообразной дорожки , состоящей из сульфида кадмия. Змеевидное расположение сделано для того, чтобы получить ожидаемую номинальную мощность и сопротивление.

Эта дорожка разделяет пару металлических контактов. Вся конструкция помещена в пластиковый корпус для прямого воздействия падающего излучения. Так как в LDR требуется изменение сопротивления под действием света, то сопротивление металлических контактов должно быть низким.

Работа фоторезистора

Теперь мы знаем, что LDR или фоторезистор являются фотопроводящими материалами.

При поглощении световых лучей электроны валентной зоны переходят в зону проводимости. Здесь следует отметить, что электрону требуется надлежащая световая энергия для возбуждения в зону проводимости.

Таким образом, чем выше энергия света, тем выше будет присутствие носителей заряда, что приводит к большей проводимости.

Давайте теперь увидим приблизительную связь между сопротивлением и освещением, которая дана как

здесь, R обозначает Cesentance в OHM

E Обозначает Holumination и

A и 999999 и

A и 99999999 и

A и α являются константами

Производственная процедура и сульфид кадмия определяют значение константы α.

LDR Характеристики

На рисунке ниже показана характеристическая кривая зависимости сопротивления от интенсивности света

Здесь на рисунке выше видно, что когда интенсивность света меньше, т.е. в более темной области сопротивление выше что приводит к меньшей электропроводности материала.

Дальнейшее увеличение интенсивности приводит к снижению сопротивления. Таким образом, повышая проводимость. Следовательно, можно сказать, что сопротивление падает с увеличением интенсивности света.

Во введении о фоторезисторе мы уже упоминали, что это нелинейное устройство. Это связано с тем, что длина волны света, падающего на его поверхность, изменяет чувствительность прибора. Так как существуют некоторые фоторезисторы, которые не реагируют на определенный диапазон длин волн светового сигнала.

Изменение сопротивления происходит примерно через 8-12 мс после падения радиации. Однако требуется более 1 с, чтобы сопротивление увеличилось до более высокого значения в случае меньшей интенсивности света.

Другими словами, мы можем сказать, что когда устройство подвергается воздействию темной области с определенным уровнем освещения, оно не увеличивается быстро. Это известно как Скорость восстановления сопротивления .

Преимущества фоторезистора

• LDR обеспечивает хорошее напряжение и возможность управления мощностью .
• Это недорогое устройство , которое легко доступно.

Недостаток фоторезистора

• Изменение сопротивления от медленного до быстрого действия света.

Применение фоторезистора

1. LDR находит свое применение в световых и темных сигнализациях и переключателях.
2. Они также используются для автоматического управления уличным освещением.
3. LDR также используется в измерителях силы света, дымовых извещателях и т. д.

Здесь следует отметить, что Фотодиод или Фототранзистор более чувствительны к свету по сравнению с Светозависимым резистором .