2. Устройство, принцип действия, характеристики и параметры фоторезисторов.
Рис.2. Устройство и схема включения фоторезистора
оторезистором (ФР) называют полупроводниковый фотоэлектронный прибор с внутренним фотоэффектом, в котором используется явление изменения электрической проводимости полупроводника под воздействием оптического излучения. Фоторезистор представляет собой полупроводниковый резистор, изменяющий свое сопротивление под действием излучения (освещенности).
Принцип действия ФР основан на использовании явления фотопроводимости полупроводников, которая зависит от концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. При облучении полупроводника светом, достаточным для перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости, проводимость ФР увеличивается.
Принцип устройства фоторезистора показан на рис.2,а. На диэлектрическую пластину 1 нанесен тонкий слой полупроводника 2 с контактами 3 на концах. Схема включения фоторезистора приведена на рис. 2,б. Полярность источника питания не играет роли. Полупроводниковый фоточувствительный слой выполняется в виде монокристаллической или поликристаллической пластинки или в виде поликристаллической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку (стекло, керамика или кварц). Металлические электроды (золото, платина) наносят либо на поверхность фоточувствительного слоя, либо непосредственно на диэлектрическую подложку перед осаждением полупроводникового слоя.
В качестве полупроводника используют:
— сернистый кадмий CdS (фоторезисторы ФСК) — наиболее чувствительный к видимым лучам спектра;
- селенид кадмия CdSе (фоторезисторы ФСД) – наиболее чувствительный к лучам на границе между видимой и инфракрасной областями спектра;
- сернистый свинец (фоторезисторы PbS)– наиболее чувствительный к инфракрасным лучам.
Параметры фоторезистора
Если к неосвещенному ФР подключить источник питания, то в электрической цепи потечет небольшой ток, обусловленный наличием в полупроводнике малого количества свободных носителей заряда. Этот ток называют темновым током Iт. Темновое сопротивление Rт – это сопротивление ФР при отсутствии освещения. Темновое сопротивление принято определять через 30 с после затемнения ФР. При облучении ФР в электрической цепи протекает ток Iсв. Разность токов при наличии и отсутствии освещения называют фототоком Iф Iф = Iсв – Iт. Удельная интегральная чувствительность — это отношение фототока к световому потоку и к приложенному напряжению: Ко = Iф/ФU Чувствительность называют интегральной, потому что измеряют ее при освещении ФР светом сложного спектрального состава. Удельные интегральные чувствительности различных типов ФР составляют от 1 до 600 мА /(В·лм). При воздействии на ФР источника монохроматического излучения, например, лазера используют параметр монохроматическая чувствительность. Рабочее напряжение зависит от расстояния между электродами ФР имеет диапазон от единиц до 100 В. Постоянная времени – это время, в течение которого фототок ФР изменяется после освещения или после затемнения ФР в е раз по отношению к установившемуся значению. Постоянная времени характеризует инерционность ФР. В связи с тем, что скорость нарастания фототока при освещении несколько отличается от скорости его спада после затемнения ФР, различают постоянные времени нарастания н и спада с. Численные значения постоянных времени могут быть от десятков микросекунд до десятков миллисекунд. Наличие существенной инерционности у ФР приводит к тому, что с увеличением частоты модуляции светового потока эффективное значение возникающего переменного фототока уменьшается. Максимальная частота модуляции светового потока для ФР не превосходит десятков килогерц. Необходимо помнить, что параметры полупроводниковых ФР существенно зависят от температуры. Собственные шумы фоторезисторов значительны. Достоинства ФР: высокая чувствительность и малые габариты.
Фоторезистор
Среди большого разнообразия фотоэлектрических приёмников есть и такие, которые меняют своё сопротивление под воздействием излучения. К ним относят фоторезисторы (фотосопротивления).
В зарубежной литературе фоторезистор называют Photoresistor, Photo conductive cell, Photocell, а также аббревиатурой LDR (от англ. – Light Dependent Resistor, «светозависимый резистор»).
Наряду с аббревиатурой LDR также используется сокращённое название CDS. Оно пошло от химической формулы сульфида кадмия (CdS) в связи с тем, что данное соединение широко применяется при производстве фоторезисторов.
Обозначение фоторезистора на схемах
На принципиальных схемах фоторезистор обозначается так же как и обычный резистор, но с небольшим отличием. Прямоугольник обведён кругом (иногда может отсутствовать), а снаружи его изображены две стрелки под углом 45°, которые символизируют падающий на чувствительный элемент поток излучения.
Данное обозначение считается новым и принято IEC (International Electrotechnical Commission), – международной электротехнической комиссией (МЭК).
Иное обозначение фоторезистора можно встретить на иностранных схемах. Сопротивление фоторезистора на нём изображается в виде ломаной линии.
Дело в том, что данное обозначение было принято IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), – институтом инженеров электротехники и электроники. Оно считается устаревшим, но встречается довольно часто.
Также очень редкое изображение, но может где и встретите.
Устройство и конструкции фоторезисторов
Несмотря на большое разнообразие фоторезисторов, конструкция их имеет схожую структуру. Основой является фоточувствительный элемент (сокращённо – ф.ч.э), который выполнен из полупроводникового материала, который чувствителен к электромагнитному излучению в видимом или инфракрасном диапазоне длин волн.
Фоточувствительный элемент может быть выполнен в виде пластинки монокристалла или же тонкого фоточувствительного слоя из полупроводника, который нанесён на поверхность изолирующей подложки из керамики, стекла или кварца.
Устройство фоторезистора с ф.ч.э из тонкой плёнки показано на рисунке.
Пояснения к рисункам: Ф – поток оптического излучения, h – ширина ф.ч.э., l – расстояние между электродами, d – толщина чувствительного слоя, Uсм – напряжение, приложенное к выводам фоторезистора.
Фоточувствительный элемент из тонкой плёнки создаётся химическим способом (пульверизация исходного материала из суспензии), либо формируется вакуумным напылением (физическая технология).
Электроды выполняют в виде проводящих плёнок методом напыления в вакууме из металлов, устойчивых к коррозии (золота, платины или серебра).
Устройство фоторезистора с ф.ч.э в виде пластинки из однородного полупроводникового материала.
Кристаллические фоточувствительные элементы вырезаются из слитка исходного полупроводникового материала (кремния, германия, антимонида индия) и имеют форму пластин, кубиков или параллелепипедов с размерами до нескольких миллиметров.
Также, как и для плёночных ф.ч.э, электроды выполняются из золота или других металлов, стойких к коррозии.
Для работы в условиях повышенной влажности и температуры применяются фоторезисторы, выполненные в герметичном корпусе из металла. Фоточувствительный элемент помещается в металлический корпус с окном, изготовленном из оптического материала (стекла, сапфира (лейкосапфира), плавленного или природного кварца, просветлённого германия или кремния).
Стоит отметить, что от оптических свойств материала, который используется для изготовления входного окна, зависят параметры фоторезистора. Оно может выполнять роль оптического фильтра и не пропускать, к примеру, видимое излучение, в то время, как для инфракрасного оно будет прозрачно.
На фото показан фоторезистор СФ2-8 выполненный в герметичном металлостеклянном корпусе.
Также можно встретить более простые конструкции фоторезисторов с корпусом из пластмассы. В таком варианте для защиты фоточувствительного слоя от воздействия влаги и воздуха его поверхность покрывается слоем лака.
Лак обладает прозрачностью в той области спектра, для работы в которой предназначен фоторезистор.
Далее показан фоторезистор ФСК-2, выполненный в корпусе из пластмассы с жёсткими штыревыми выводами для установки в октальную панель (РШ5-1).
Чаще всего в бытовой электронике можно встретить импортные фоторезисторы серий GM, GL, PGM (например, GM5528, GL5516, PGM5539), а также изделия серии VT900 (VT93N1 и подобные). По своему внешнему виду они все очень похожи и имеют одинаковую конструкцию, но разный диаметр подложки-основания.
Предназначены для работы в видимом спектре излучения, а чувствительный слой изготовлен из сульфида или селенида кадмия (имеет оранжевато-красный цвет).
Поскольку эти фоторезисторы не имеют внешнего корпуса, то их можно причислить к бескорпусным. Монтируются такие фоторезисторы на печатную плату, а защитой от внешних воздействий служит сам корпус прибора.
Рассмотрим конструкцию такого фоторезистора на примере импортного изделия серии GM125**.
На керамическую подложку (ceramic substrate) нанесена тонкая плёнка из сульфида кадмия (CdS). Это фоточувствительный слой. Его сопротивление меняется под воздействием излучения видимого спектра.
Методом испарения в вакууме на поверхность фоточувствительного слоя напыляется проводящий слой (металлизация). Затем в нём формируется зазор в виде изогнутой линии – «змейки». Зазор разделяет металлизацию на два контактных слоя, к которым прикрепляются жёсткие выводы под пайку, а также через него проникает световой поток.
Такое исполнение, когда слой металлизации находится поверх фоточувствительного, создаёт надёжный контакт между ними, а форма выреза в виде «змейки» обеспечивает хорошую засветку фоточувствительного материала.
Для защиты от внешнего воздействия вся конструкция покрывается прозрачным защитным составом из эпоксидной смолы (epoxy resin).
Стоит отметить, что кроме фоторезисторов, способных работать при температуре окружающего воздуха, существуют ещё и охлаждаемые фоторезисторы.
Принцип работы фоторезистора
Принцип работы фоторезистора основан на таком явлении, как фотопроводимость (фоторезистивный эффект), которое относится к внутреннему фотоэффекту, то есть изменению электропроводности вещества при воздействии на него электромагнитного излучения.
Основой любого фоторезистора служит полупроводник. Под воздействием электромагнитного излучения (видимого света или инфракрасного) в веществе полупроводника возрастает количество носителей тока. Поэтому, в результате освещения полупроводника его сопротивление падает, а при затемнении, наоборот, растёт.
Наглядно увидеть изменение сопротивления фоторезистора можно при помощи мультиметра.
Подключаем выводы фоторезистора к щупам мультиметра, включенного в режим омметра.
Световое сопротивление фоторезисторов серии GM (GM35**, GM45**, GM55**, GM75**, GM125**, GM205**, GM255**) лежит в интервале 5. 200 кОм (в зависимости от конкретного изделия) при освещённости в 10 люкс (lux). Поэтому предел измерения можно выставить в несколько килоом (2k, 20k или 200k).
На фото показано сопротивление импортного фоторезистора GM55** (предположительно GM5516, он же GL5516) в освещённом состоянии. Как видим, оно составляет 1,1 килоОм.
Если фоторезистор накрыть тёмной тканью или просто прикрыть ладонью, то его сопротивление резко увеличится. При этом, чтобы увидеть результат измерения, скорее всего, придётся переключить предел измерения на мультиметре в сторону больших пределов, как правило, мегаомных.
При затемнении сопротивление нашего фоторезистора увеличилось до 121 килоОма.
Стоит понимать, что фоторезисторы изготавливают из полупроводников имеющих один тип проводимости, поэтому никаких p-n переходов в своей структуре они не имеют. Благодаря этому фоторезистор неполярен и может включаться в схему без её соблюдения, в отличие, например, от фотодиода или фототранзистора.
Материалы чувствительного слоя фоторезисторов
Фоторезисторы изготавливаются на основе полупроводников, обладающих как собственной, так и примесной фотопроводимостью.
Полупроводниками с собственной фотопроводимостью являются соединения на основе свинца (PbS – сульфид свинца, PbSe – селенид свинца, PbTe – теллурид свинца) и индия (InAs – арсенид индия, InSb – антимонид индия).
К полупроводникам с примесной фотопроводимостью относят германий и кремний, легированные примесями таких элементов, как золото (Ge : Au), цинк (Ge : Zn), кадмий (Ge : Cd), медь (Ge : Cu), ртуть (Ge : Hg), бор (Si : B), селен (Si : Se), индий (Si : In).
Материалы на основе CdS и CdSe относят к полупроводникам как с собственной фотопроводимостью, так и примесной, поскольку в них может быть внесена примесь меди Cu или серебра Ag.
Каждый из материалов имеет свой диапазон спектральной чувствительности. Далее на графике показаны относительные характеристики спектральной чувствительности некоторых полупроводников.
Кроме того, на графике показаны характеристики полупроводников, применяемых в охлаждаемых фоторезисторах:
- PbS (77°K), PbSe (77°K), InSb (77°K) при температуре -196,15°C (77°K — 273,15);
- PbS (195°K) при температуре -78,15°C (195°K — 273,15).
Для работы в видимом для человеческого глаза спектре в основном применяются фоторезисторы с чувствительным слоем из сульфида (CdS) и селенида кадмия (CdSe).
- CdS (Cadmium sulphide. Он же сернистый кадмий, сульфид кадмия) – это соединение является полупроводником. Имеет жёлтый цвет, но при добавлении селена (Se) цвет может меняться вплоть до красно-фиолетового;
- CdSe (Cadmium selenide, селенистый кадмий, селенид кадмия) – является полупроводником. Его кристаллы имеют тёмно-красный цвет. Используется для изготовления фоторезисторов, солнечных батарей и фотодиодов, а также применяется в качестве активной среды в полупроводниковых лазерах.
Фоторезисторы на основе этих химических соединений чаще всего встречаются в бытовой электронной аппаратуре. Не удивительно, что чувствительный к излучению слой в таких фоторезисторах имеет оранжевато-красный цвет.
На рисунке показана спектральная характеристика импортных фоторезисторов серии GM, которые широко применяются в электронике.
Пик чувствительности данных фоторезисторов приходится на излучение с длиной волны 540 (0,54 мкм) и 560 нм (0,56 мкм), что соответствует зелёному цвету.
Для работы в инфракрасном диапазоне длин волн, который невидим человеческому глазу, применяют фоторезисторы на основе соединений свинца (PbS, PbSe), индия (InSb), а также германий Ge и кремний Si, легированные примесями.
Далее изображён график спектральной чувствительности инфракрасных фотопроводящих детекторов серии PB45. Чувствительный элемент в них выполнен из селенида свинца PbSe.
Область спектральной чувствительности данных детекторов лежит в интервале от 1 до 4,7 микрометров (µm), а пик чувствительности приходится на излучение с длиной волны 4 микрометра.
Кроме перечисленных химических соединений и веществ в качестве чувствительного материала могут применятся и другие, например, сернистый висмут (BiS), арсенид индия (InAs), тройные соединения типа ртуть-кадмий-теллур (HgCdTe) и свинец-олово-теллур (PbSnTe), являющиеся твёрдыми растворами двух компонент (HgTe и CdTe, PbTe и SnTe).
Параметры фоторезисторов
Более подробно о параметрах и характеристиках фоторезисторов будет рассказано в отдельной статье. Здесь же разберём лишь несколько важных параметров, которые следует знать при подборе фоторезисторов, работающих при больших потоках излучения в видимом спектре.
RT – темновое сопротивление фоторезистора (Ом). Сопротивление фоторезистора, измеренное при отсутствии освещения при поданном на него рабочем напряжении.
В даташитах на импортные изделия указывается как Dark resistance (Ω). Величина темнового сопротивления фоторезисторов обычно составляет единицы-десятки мегаом;
RСВ – световое сопротивление фоторезистора (Ом). Сопротивление фоторезистора при его освещении (или инфракрасном облучении). В даташитах на импортные изделия указывается как Light resistance (Ω). Стоит отметить, что данный параметр указывается для определённого уровня освещённости фоторезистора, измеряемого в люксах (lux или lx). Как правило, для импортных фоторезисторов (типа PGM, GM, GL), которые работают в видимом спектре, это 10 люкс.
P или Pмакс – допустимая мощность рассеивания или максимальная мощность (Вт, чаще мВт). Мощность, которую может выдержать фоторезистор длительное время без необратимого изменения его основных параметров. Допустимая мощность указывается для определённой температуры окружающей среды, как правило, это 25°C.
В англоязычной документации мощность рассеивания носит название Power dissipation – PD(W или mW). Стоит отметить, что при чрезмерном нагреве, что характерно при превышении допустимой мощности, фоточувствительный элемент фоторезистора ещё может работать, но его эксплуатационные характеристики сильно ухудшаются, обычно, необратимо.
Uр – рабочее напряжение (В). Постоянное напряжение, подаваемое на фоторезистор, при котором гарантируются его номинальные параметры при длительной эксплуатации в заданных условиях. Рабочее напряжение фоторезисторов может быть от нескольких вольт до сотен вольт.
В справочниках на импортные фоторезисторы обычно указывается величина максимального постоянного напряжения (Max Voltage, VDC), которое способен выдержать фоторезистор конкретной серии.
Понятное дело, что максимальное напряжение падает на сопротивлении фоторезистора в затемнённом состоянии, когда его сопротивление очень велико (до нескольких десятков мегаОм). Также не стоит забывать о том, что при понижении температуры темновое сопротивление фоторезистора растёт, что может привести к тому, что напряжение на нём превысит максимальное и фоторезистор выйдет из строя.
При увеличении напряжения, подаваемого на фоторезистор, световой ток, проходящий через него также возрастает. В связи с этим, увеличивается нагрев фоточувствительного элемента, поэтому рабочее напряжение связано с максимальной мощностью фоторезистора, а также ограничено напряжением пробоя.
Как правило, чем большие габариты имеет фоторезистор, тем он мощнее и тем большее напряжение он способен выдержать.
Стоит также знать, что рост температуры окружающей среды и, как следствие, температуры самого фоточувствительного элемента приводит к ухудшению основных фотоэлектрических параметров, например, снижению вольтовой чувствительности и ухудшению порога чувствительности.
На параметры фоторезисторов также сильно влияет и постоянная фоновая засветка. Как правило, она приводит к ухудшению фотоэлектрических параметров, особенно у фоторезисторов на основе CdS/CdSe, работающих при больших световых потоках.
К недостаткам фоторезисторов можно отнести их инерционность, а также необходимость эксплуатации некоторых изделий при очень низких температурах, что требует применения специальных микрохолодильников или охлаждающих резервуаров, где охлаждение осуществляется за счёт жидкостей или газов.
Применение фоторезисторов
Фоторезисторы, работающие в видимом спектре нашли широкое применение в системах фотоэлектрической автоматики (автоматических выключателях света, счётных устройствах, датчиках обрыва полотна, датчиках взлома и т.п.), а также устройствах экспонометрии (приборах, измеряющих освещённость или яркость объектов при съёмке). Их можно обнаружить, например, в старых фотоаппаратах – «мыльницах».
Стоит отметить, что в современной электронике фоторезистор, в привычном понимании этого слова, встречается не так часто.
Как правило, они являются частью фотоприёмных устройств (ФПУ), в состав которых помимо фоточувствительного элемента (по-сути, фоторезистора) входит интегральный усилитель, схема автоматической регулировки усиления (АРУ), а также цепи питания.
Плюс ко всему этому может идти система охлаждения на элементах Пельтье, если фоточувствительный элемент охлаждаемый. Такие фотопроводящие детекторы (photoconductive detectors) выполнены в небольшом по размерам герметизированном корпусе.
Фоторезисторы и фотопроводящие детекторы, работающие в ИК-диапазоне применяются для обнаружения пламени (flame detection) или искры (spark detection), бесконтактного измерения температуры (non-contact temperature measurement), для мониторинга влажности (moisture monitoring), в медицинском оборудовании для обнаружения углекислого газа (medical CO2 detection), для недиспергирующего инфракрасного анализа газов (non-dispersive infrared gas analysis).
Фоторезистор
Фоторезистор (LDR, Light Depender Resistor, светозависимый резистор) – это резистор, который меняет своё сопротивление в зависимости от количества света, падающего на его подложку. Изменение сопротивления под воздействием светового потока называется фоторезистивным эффектом.
Обозначения
Принцип работы фоторезистора
При уменьшении уровня освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, а при увеличении освещенности — сопротивление падает. Испытаем теорию на практике и подключим мультиметр в режиме измерения сопротивления к фоторезистору. Затем будем менять освещение, которое падает на сенсор.
Внимание! Общий принцип работы всех фоторезисторов одинаковый, но структура каждого компонента индивидуальна, поэтому данные, снятые между разными фоторезисторами, будут отличаться. Ниже приведем данные конкретно с нашего резистора:
При комнатном освещении сопротивление фоторезистора равно около 6,8 кОм.
При затемнении датчика рукой, сопротивление фоторезистора достигло 76,7 кОм.
При воздействии на датчик фонариком от телефона, сопротивление сенсора снизилось до 2,1 кОм.
Теория подтвердилась, эксперимент можно считать успешным.
Подключение к микроконтроллеру
При подключении фоторезистора к микроконтроллеру, например к Arduino или Espruino, возникнет проблема: контроллеры не умеют считывать сопротивления компонентов. Для подключения фоторезистора к микроконтроллерам используйте схему делителя напряжения.
Резисторный делитель — это два последовательно соединенных резистора между плюсом и минусом, называемых плечами. Сумма напряжений на плечах равна входному напряжению питания. Плечо между минусом и средней точкой называют нижним, а второе плечо — верхним.
Соберем схему, где:
- R1 — простой резистор, например 220 Ом.
- R2 — фоторезистор.
- U вх. — входное напряжения.
- U вых. — выходное напряжения.
Подключите к мультиметру в режиме измерения напряжения или к АЦП микроконтроллера.
В итоге показания сопротивления перейдут в показания напряжения, с которым уже умеет работать АЦП микроконтроллера.
Почувствуйте себя настоящим инженером: соберите свой первый датчик освещенности на базе резисторного делителя в нашем электронном конструкторе Омка.
А если вы уже прокачали свои знания в схемотехнике и хотите двигаться далее в IT-технологии, воспользуйтесь электронном конструктором КиберКодер, где вы запрограммируете устройство «на свой вкус и цвет».
Составляющие фоторезистора
В общем случае фоторезистор представляет из себя керамическую подложку, на которую первым покровом нанесен светочувствительный слой, а вторым – металлический слой с зазором в виде изогнутой линии – «змейки». Зазор разделяет металлизацию на два отдельных контактных слоя, к которым закреплены выводы под пайку. Форма выреза в виде «змейки» обеспечивает хорошую засветку фоточувствительного материала.
В качестве светочувствительного слоя могут использоваться материалы: сульфид кадмия, сульфид свинца, селенит кадмия и другие.
От выбора материала при изготовлении фоторезистора зависит его спектральная характеристика, другими словами – диапазон длин волн при освещении, которыми будет корректно изменяться сопротивление элемента. Поэтому выбирая фоторезистор, нужно учитывать в каком спектре он работает.
Особенности фоторезисторов
Фоторезистор не предназначен для точного измерения освещенности, а скорее для определения светлее или темнее стала окружающая среда.
У фоторезисторов нет p-n перехода, поэтому вы можете подключать компонент в схему, не задумываясь о плюсе и минусе.
Фотосопротивление обладает инертностью, т.е. существует время задержки между изменением сопротивления от освещения. Для значительного падения сопротивления от воздействия луча света необходимо около 10 миллисекунд.
При обратном действии для восстановления значения сопротивления понадобится около 1 секунды. Из-за этих свойств фоторезистор постепенно вытесняется другими компонентами, которые быстро фиксируют резкие скачки освещенности.
Единица измерения
Единица освещенности в системе СИ называется люкс, что формально представляет собой «световой поток на единицу площади». В фотометрии люкс используется как мера интенсивности света, попадающего на поверхность или проходящего через нее, воспринимаемого человеческим глазом.
| Освещенность, люкс | Пример |
|---|---|
| 0,002 | Безлунное ясное ночное небо |
| 0,25–1 | Полнолуние |
| 50 | Гостиная |
| 80 | Прихожая / туалет |
| 100 | Темный пасмурный день |
| 300–500 | Восход или закат в ясный день |
| 1000 | Пасмурный день / Типичное освещение телестудии |
| 10000–25000 | Полный дневной свет (не прямые солнечные лучи) |
| 32000–30000 | Полный дневной свет (прямые солнечные лучи) |
Где используется фоторезистор
Ранее фоторезисторы применялись для индикации или при отсутствии света. Сейчас фоторезисторы вытесняются фототранзисторами и фотоприемниками, которые используются в таких сферах:
- Полиграфическая промышленность – для обнаружения обрывов бумажной ленты, контроля количества листов бумаги, которые подаются в печатную машину.
- Освещение для автоматического включения света в темное время суток.
- Системы сигнализации. Чувствительный элемент освещается излучателем, в случае появления препятствия между ними – срабатывает сигнализация или исполнительный механизм. Например, турникет в метро.
- Бытовая электроника, например, датчик освещенности в мобильном для автоматической подстройки экрана в зависимости от времени суток.
И напоследок. В робототехнике фоторезистор получил второй шанс на существование благодаря простоте использования. Если встроить фоторезистор в робота, можно определять степень освещенности, фиксировать белые или черные участки на поверхности. Это дает возможность двигаться по линии или совершать другие действия.
Характеристики
У фоторезисторов есть две основные характеристики, на которые важно обращать внимание:
- Темновое сопротивление — это сопротивление фоторезистора в темноте, то есть при полном отсутствии светового потока.
- Интегральная фоточувствительность – описывает реакцию элемента, изменение проходящего через него тока при изменении светового потока.
Ресурсы
- Фоторезистор в электронном конструкторе Омка.
- Фоторезистор в электронном конструкторе КиберКодер.
Принцип действия и применение фоторезисторов.
Фоторезисторы, также известные как фотоэлектрические элементы, представляют собой электронные устройства, играющие фундаментальную роль в области обнаружения света. Их действие основано на способности изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от интенсивности света, которому они подвергаются. Эта универсальность делает их незаменимыми инструментами в различных приложениях, от промышленной автоматизации до фотографии. В этой статье мы подробно рассмотрим увлекательный мир фоторезистов, их характеристики и то, как они влияют на нашу жизнь. Узнайте, как свет преобразуется в электричество и воплощает в жизнь технологии!
- Изучите различные варианты использования и применения фоторезиста.
- Как работает фоторезист: все, что вам нужно знать
- Применение фоторезиста: освещая путь в будущее
Изучите различные варианты использования и применения фоторезиста.
Фоторезистор, также известный как LDR (светозависимый резистор) или фотопроводящий элемент, представляет собой электронное устройство, которое меняет свое сопротивление в зависимости от интенсивности получаемого света. Эта особенность делает его очень универсальным компонентом, широко используемым в различных приложениях.
Одно из наиболее распространенных применений фоторезиста — в системах управления освещением. Эти системы используют фоторезистор для измерения количества окружающего света и автоматически регулируют интенсивность искусственного освещения соответствующим образом. Это позволяет значительно экономить электроэнергию, поскольку освещение включается и выключается по мере необходимости, избегая ненужного потребления электроэнергии.
Еще одно важное применение фоторезиста – в системах безопасности. Например, его можно использовать в системах сигнализации вторжения для обнаружения присутствия кого-либо в определенной области. Когда фоторезистор обнаруживает изменение интенсивности света, он активирует сигнализацию, предупреждая тем самым о возможном вторжении.
Кроме того, фоторезист используется в технологии солнечных батарей. Эти устройства используют способность фоторезистора преобразовывать солнечный свет в электричество посредством фотоэлектрического эффекта. Фоторезистентность необходима для улавливания солнечного света и преобразования его в полезную энергию.
В области фотографии фоторезист также играет важную роль. Он используется в фотометрах для определения правильной экспозиции фотографии. Фоторезист измеряет количество света, попадающего на матрицу камеры, и предоставляет информацию для установки параметров экспозиции, таких как выдержка и диафрагма.
Аналогично фоторезист используется в автомобильной промышленности. Например, в системах автоматического освещения фоторезистор определяет уровень окружающего освещения и включает фары, когда яркость падает ниже определенного порога.
Как работает фоторезист: все, что вам нужно знать
Фоторезистор, также известный как LDR (светозависимый резистор), представляет собой электронное устройство, сопротивление которого изменяет свое сопротивление в зависимости от количества падающего на него света. Этот компонент широко используется в различных приложениях, таких как системы автоматического управления освещением, фотокамеры, датчики внешней освещенности и другие.
Принцип работы фоторезистора основан на фотоэлектрическом эффекте, заключающемся в генерации электрического тока при падении света на определенные материалы. Что касается фоторезисторов, то они изготавливаются из полупроводников, обладающих этим свойством.
Когда свет попадает на фоторезист, фотоны (частицы света) высвобождают электроны в полупроводнике, создавая тем самым электрический ток. Этот ток вызывает изменение сопротивления компонента, поскольку проводимость полупроводника меняется в зависимости от количества высвободившихся электронов.
Характеристики фоторезиста:
– Диапазон сопротивления: Фоторезисторы могут иметь разные диапазоны сопротивления, то есть их сопротивление может варьироваться от нескольких Ом до нескольких МОм. Это позволяет адаптировать их к различным приложениям и потребностям.
– Спектральная чувствительность: Каждый фоторезист чувствителен к определенной длине волны света. Некоторые из них более чувствительны к видимому свету, тогда как другие могут быть более чувствительны к инфракрасному или ультрафиолетовому свету. Эту характеристику важно учитывать при выборе фоторезиста для конкретного применения.
– Время отклика: Время отклика фоторезиста показывает, насколько быстро меняется его сопротивление в ответ на изменения интенсивности света. Это время может варьироваться в зависимости от модели и спецификаций производителя.
– Рабочая Температура: Температура может повлиять на характеристики фоторезиста. Поэтому важно проверить спецификации производителя, чтобы убедиться, что рабочая температура фоторезиста соответствует условиям применения, в которых он будет использоваться.
Вы заинтересованы в: Лучший чехол для планшета Samsung Galaxy Tab A: защита и стиль в одном аксессуаре
Применение фоторезистов:
– Автоматическое управление освещением: Фоторезисторы используются в автоматических системах управления освещением, например, в уличных фонарях или в
Применение фоторезиста: освещая путь в будущее
Фоторезистор, также известный как LDR (светозависимый резистор), представляет собой электронный компонент, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от количества получаемого света. Это свойство делает его очень универсальным инструментом, имеющим различные применения в разных областях.
Домашняя автоматизация:
Одним из наиболее распространенных применений фоторезиста является домашняя автоматизация. С его помощью можно регулировать интенсивность освещения в зависимости от естественного света, попадающего в комнату. Таким образом можно сэкономить энергию и создать более комфортную среду.Охранные системы:
В сфере безопасности фоторезистентность используется в системах обнаружения вторжений. Например, в сочетании с системой сигнализации его можно использовать для определения того, вошел ли человек в определенную зону. Когда фоторезистор обнаруживает изменение количества света, он активирует сигнал тревоги.Фотоиндустрия:
Фоторезист также находит применение в фотоиндустрии. Он используется в камерах для измерения количества света, попадающего в объектив, и автоматической регулировки диафрагмы и выдержки. Это гарантирует правильную экспозицию изображений независимо от условий освещения.Системы освещения:
Еще одно важное применение фоторезиста – системы освещения. Например, его можно использовать для регулирования интенсивности садового освещения в зависимости от количества доступного естественного света. Его также можно использовать в уличных фонарях и светофорах для регулировки интенсивности света в зависимости от яркости окружающей среды.Измерение света:
Фоторезист широко используется для измерения интенсивности света в различных средах. Например, его можно использовать на метеостанциях для измерения количества солнечного света и расчета солнечной радиации. Его также используют в лабораториях и фотостудиях для точного измерения интенсивности света в различных ситуациях.Свет, камера, мотор! Фоторезисторы – бесспорные звезды мира освещения. Эти маленькие устройства работают настолько волшебно, что кажутся персонажами из научно-фантастического фильма. Но не волнуйтесь: вам не понадобится докторская степень по квантовой физике, чтобы понять, как они работают и как ими можно воспользоваться.
Фоторезисторы — это, по сути, датчики света, которые меняют свое электрическое сопротивление в зависимости от количества получаемого света. Как будто у них есть встроенный детектор солнечных лучей. Когда на них попадает свет, они становятся счастливыми, и их сопротивление уменьшается. Но когда вы оставляете их в темноте, они становятся сварливыми и их сопротивление возрастает. Да ладно, они как технологическая версия вампиров!
Но не волнуйтесь, эти маленькие дивы освещения не просто без лишних слов изменяют свое электрическое сопротивление. Они имеют целый ряд применений в реальном мире. Например, они широко используются в фотографии для измерения количества света, доступного в окружающей среде, и таким образом регулируют диафрагму и выдержку камеры. Они как личные помощники фотографа, всегда следящие за правильным освещением.
Но это еще не все, фоторезисторы также очень полезны в системах безопасности, например, сигнализации. Если кто-то попытается проникнуть в ваш дом в темноте, фоторезистор обнаружит изменение освещения и активирует сигнализацию. Да ладно, они стражи ночи!
Итак, вы знаете, фоторезисторы — это маленькие звезды технологий, которые помогают нам контролировать свет в нашей жизни. И хотя они не так известны, как голливудские звезды, они, несомненно, не менее обаятельны! Поэтому в следующий раз, когда вы увидите фоторезистор, помните, что вы смотрите на маленькую диву освещения, которая всегда готова сиять. До новых встреч, любители света!