La llum és una forma de radiació electromagnètica. L’espectre electromagnètic es divideix en moltes bandes a partir de les quals la llum sol referir-se a l’espectre visible. Però en física els raigs gamma, els rajos X, les microones i les ones de ràdio també es consideren llum. L’espectre de llum visible té longituds d’ona compreses entre els 400 i els 700 nanòmetres, situats entre l’espectre de rajos infrarojos i l’espectre ultraviolat. La llum transporta energia en forma de fotons. Quan aquests fotons entren en contacte amb altres partícules, l'energia es transfereix a causa de la col·lisió. En fer ús d’aquest principi de llum, hi ha molts productes útils, com ara Fotodíodes Es van inventar fotoresistors, plaques solars, etc.

Què és un fotoresistor?

Fotoresistor

“com es produeix el corrent continu ”

La llum té naturalitat dualitat ona-partícula. La qual cosa significa que la llum té una naturalesa semblant a les partícules i a les ones. Quan cau la llum semiconductor material, els fotons presents a la llum són absorbits pels electrons i s’exciten cap a bandes d’energia superior.

Un fotoresistor és un tipus de resistència dependent de la llum que varia els seus valors de resistència en funció de la llum que hi incideix. Aquests fotoresistors tendeixen a disminuir els seus valors de resistència amb un augment de la intensitat de la llum incident.

Exposició de fotoresistors fotoconductivitat . Es tracta de dispositius menys sensibles a la fotografia en comparació amb els fotodíodes i els fototransistors. La fotoresistència d’un fotoresistor varia amb el canvi de temperatura ambiental.

Principi de funcionament

El fotoresistor no té una unió P-N com els fotodíodes. És un component passiu. Es componen de materials semiconductors d'alta resistència.

Quan incideix llum al fotoresistor, els fotons són absorbits pel material semiconductor. L’energia del fotó és absorbida pels electrons. Quan aquests electrons adquireixen suficient energia per trencar l'enllaç, salten a la banda de conducció. A causa d'això, la resistència del fotoresistor disminueix. Amb la disminució de la resistència, la conductivitat augmenta.

Depenent del tipus de material semiconductor utilitzat per al fotoresistor, el seu rang de resistència i sensibilitat difereixen. En absència de llum, el fotoresistor pot tenir valors de resistència en megaohms. I durant la presència de llum, la seva resistència pot disminuir fins a uns quants centenars d’ohms.

Tipus de fotoresistors

Depenent de les propietats del material semiconductor utilitzat per dissenyar un fotoresistor, es classifiquen en dos tipus: fotoresistors extrínsecs i intrínsecs. Aquests semiconductors reaccionen de manera diferent en diferents condicions de longitud d’ona.

Els fotoresistors intrínsecs estan dissenyats amb material semiconductor intrínsec. Aquests semiconductors intrínsecs tenen els seus propis portadors de càrrega. No hi ha electrons lliures a la seva banda de conducció. Contenen forats a la banda de valència.

Per tant, per excitar els electrons presents en un semiconductor intrínsec, des de la banda de valència fins a la banda de conducció, s’hauria de proporcionar una energia suficient perquè puguin travessar tot l’interval de banda. Per tant, necessitem fotons d’energia superior per activar el dispositiu. Per tant, els fotoresistors intrínsecs estan dissenyats per a la detecció de llum de major freqüència.

D’altra banda, els semiconductors extrínsecs estan formats per dopatge de semiconductors intrínsecs amb impureses. Aquestes impureses proporcionen electrons o forats lliures per a la conducció. Aquests conductors lliures es troben a la banda d’energia més propera a la banda de conducció. Per tant, una petita quantitat d'energia els pot provocar un salt a la banda de conducció. Els fotoresistors extrínsecs s’utilitzen per detectar la llum d’ona més llarga i la freqüència més baixa.

“com fer llum ”

Com més gran sigui la intensitat de la llum, més gran serà la caiguda de resistència del fotoresistor. La sensibilitat dels fotoresistors varia amb la longitud d’ona de la llum aplicada. Quan no hi ha prou longitud d’ona, el dispositiu activarà prou, el dispositiu no reaccionarà a la llum. Els fotoresistors extrínsecs poden reaccionar a les ones infraroges. Els fotoresistors intrínsecs poden detectar ones de llum de major freqüència.

Símbol de la fotoresistència

Fotoresistor-Símbol

Els fotoresistors s’utilitzen per indicar la presència o absència de llum. També s’escriu com a LDR. Normalment es componen de CD, Pbs, Pbse, etc ... Aquests dispositius són sensibles als canvis de temperatura. Així, fins i tot quan la intensitat de la llum es manté constant, es pot veure un canvi de resistència als fotoresistors.

Aplicacions de la fotoresistència

La resistència del fotoresistor és una funció no lineal de la intensitat de la llum. Els fotoresistors no són tan sensibles a la llum com els fotodíodes o els fototransistors. Algunes de les aplicacions dels fotoresistors són les següents:

S’utilitzen com a sensors de llum.
S’utilitzen per mesurar la intensitat de la llum.
Els mesuradors de llum nocturna i de fotografia utilitzen fotoresistors.
La seva propietat de latència s'utilitza en compressors d'àudio i en detecció exterior.
Els fotoresistors també es poden trobar a rellotges despertadors, rellotges exteriors, fanals solars, etc.
L’astronomia infraroja i l’espectroscòpia infraroja també utilitzen fotoresistors per mesurar la regió espectral infraroja mitjana.

Projectes basats en fotoresistors

Els fotoresistors han estat un dispositiu útil per a molts aficionats. Hi ha disponibles molts nous treballs de recerca i projectes electrònics basats en fotoresistors. Els fotoresistors han trobat noves aplicacions en camps mèdics, incrustats i astronòmics. Alguns dels projectes dissenyats amb fotoresistència són els següents:

Fotòmetre basat en fotoresistències, construït per estudiants i la seva aplicació en anàlisi forense de colorants.
Integració de memòria resistiva orgànica biocompatible i fotoresistència per a aplicacions de detecció d’imatges portables.
Temporització de Photogate amb un telèfon intel·ligent.
Disseny i implementació de circuit de control de doble òptic acústic senzill.
Sistema per a la detecció de la ubicació de la font de llum.
El robot mòbil s’encén amb so i està controlat directament per una font de llum externa.
Disseny d'un sistema de control de codi obert per a l'anàlisi termodinàmic d'edificis i sistemes.
Dispositiu de protecció contra sobrecalentament.
Dispositiu de detecció de radiació electromagnètica.
Tallagespa automàtic de doble eix alimentat per energia solar per a aplicacions agrícoles.
Mecanisme de detecció de la terbolesa de l'aigua mitjançant LED per a un sistema de control in situ.
El teclat lluminós induït per la llum està dissenyat mitjançant fotoresistors.
Novell pany electrònic amb codi morse basat en Internet de les coses.
Sistema d’il·luminació pública per a ciutats intel·ligents mitjançant fotoresistències.
Seguiment de dispositius d'intervenció de ressonància magnètica amb marcadors desafinables controlats per ordinador.
S’utilitzen en persianes activades per llum.
Els fotoresistors també s’utilitzen per al control automàtic de contrast i brillantor en televisors i telèfons intel·ligents.
Per al disseny de commutadors controlats per proximitat s’utilitzen fotoresistors.

A causa de la prohibició del cadmi a Europa, l’ús de fotoresistors Cds i Cdse està restringit. Els fotoresistors es poden implementar fàcilment i interactuar amb microcontroladors.

Aquests dispositius estan disponibles al mercat com a sensors IC. Estan disponibles com a sensors de llum ambiental, Sensors de llum a digitals, LDR, etc. Alguns dels productes més populars són el sensor de llum OPT3002, el sensor de llum passiva LDR, etc. Les característiques elèctriques, especificacions, etc. d’OPT3002 es poden trobar a el full de dades proporcionat per texas instruments. Podem utilitzar els fotoresistors com a alternativa per als fotodíodes? Què marca la diferència?