¿Qué son los fotoresistores, cómo funcionan y dónde se usan?

Conceptos básicos y dispositivo

Un fotorresistor es un dispositivo semiconductor cuya resistencia (si es conveniente, conductividad) varía según la cantidad de superficie sensible que esté iluminada. Estructuralmente encontrado en varios diseños. Los elementos más comunes de este diseño, como se muestra en la figura a continuación. En este caso, para trabajar en condiciones específicas, puede encontrar fotoresistores encerrados en una caja de metal con una ventana a través de la cual la luz ingresa a la superficie sensible. A continuación puede ver su símbolo gráfico en el diagrama.

Interesante: Un cambio en la resistencia bajo la influencia del flujo de luz se llama efecto fotorresistivo.

El principio de funcionamiento es el siguiente: entre los dos electrodos conductores hay un semiconductor (que se muestra en rojo en la figura), cuando el semiconductor no está encendido: su resistencia es alta, hasta varios megaohmios. Cuando esta área se ilumina, su conductividad aumenta bruscamente y la resistencia disminuye en consecuencia.

Materiales como el sulfuro de cadmio, el sulfuro de plomo, el selenito de cadmio y otros pueden usarse como semiconductores. La característica espectral depende de la elección del material en la fabricación del fotorresistor. En palabras simples: una gama de colores (longitudes de onda) cuando se ilumina mediante la cual la resistencia de un elemento cambiará correctamente. Por lo tanto, al elegir un fotorresistor, debe considerar en qué espectro funciona. Por ejemplo, para elementos sensibles a los rayos UV, debe seleccionar aquellos tipos de emisores cuyas características espectrales son adecuadas para fotoresistores. A continuación se muestra una figura que describe las características espectrales de cada uno de los materiales.

Una pregunta frecuente es "¿Hay polaridad en la fotorresistencia?" La respuesta es no. Los fotoresistores no tienen una unión pn, por lo que no importa en qué dirección fluya la corriente. Puede verificar la fotorresistencia con un multímetro en el modo de medición de resistencia midiendo la resistencia del elemento iluminado y oscurecido.

Puede ver una dependencia aproximada de la resistencia a la iluminación en el siguiente gráfico:

Aquí, se muestra cómo cambia la corriente a un voltaje determinado dependiendo de la cantidad de luz, donde Ф = 0 es oscuridad y Ф3 es luz brillante.El siguiente gráfico muestra el cambio en la corriente a voltaje constante, pero cambiando la iluminación:

En el tercer gráfico, ves la dependencia de la resistencia a la luz:

En la figura a continuación, puede ver cómo se ven los fotoresistores populares fabricados en la URSS:

Los fotoresistores modernos, que se utilizan ampliamente en la práctica de bricolaje, se ven un poco diferentes:

Un elemento generalmente está marcado con letras.

Características del fotoresistor

Entonces, los fotoresistores tienen las características principales a las que se les presta atención al elegir:

• Resistencia oscura. Como su nombre lo indica, esta es la resistencia del fotorresistor en la oscuridad, es decir, en ausencia de flujo de luz.
• Fotosensibilidad integral: describe la respuesta de un elemento, el cambio en la corriente a través de él a un cambio en el flujo de luz. Medido a un voltaje constante en A / lm (o mA, µA / lm). Se designa como S. S = Iph / F, donde Iph es la fotocorriente y F es el flujo de luz.

En este caso, se indica la fotocorriente. Esta es la diferencia entre la corriente oscura y la corriente del elemento iluminado, es decir, la parte que surgió debido al efecto de fotoconductividad (lo mismo que el efecto fotorresistivo).

Nota: La resistencia a la oscuridad es, por supuesto, característica de cada modelo específico, por ejemplo, para FSK-G7: es de 5 MΩ y la sensibilidad integral es de 0.7 A / lm.

Recuerde que los fotoresistores tienen una cierta inercia, es decir, su resistencia no cambia inmediatamente después de la exposición al flujo de luz, sino con un ligero retraso. Este parámetro se llama frecuencia de corte. Esta es la frecuencia de la señal sinusoidal que modula el flujo de luz a través del elemento en el cual la sensibilidad del elemento disminuye en un factor de 2 (1.41). La velocidad de los componentes generalmente se encuentra dentro de decenas de microsegundos (10 ^ (- 5) s). Por lo tanto, el uso de una fotorresistencia en circuitos donde se necesita una respuesta rápida es limitado y, a menudo, injustificado.

Donde se utiliza

Cuando aprendimos sobre el dispositivo y los parámetros de los fotoresistores, hablemos sobre por qué es necesario con ejemplos específicos. Aunque el uso de resistencias fotográficas está limitado por su velocidad, el alcance no ha disminuido.

1. Relés Crepusculares. También se les llama fotorelay: son dispositivos para encender automáticamente la luz en la oscuridad. El siguiente diagrama muestra la versión más simple de dicho circuito, en componentes analógicos y un relé electromecánico. Su desventaja es la ausencia de histéresis y la posible aparición de vibraciones en los valores de iluminación transfronterizos, como resultado de lo cual el relé vibrará o se encenderá o apagará con ligeras fluctuaciones en la iluminación.
2. Sensores de luz. Usando fotoresistores, se puede detectar un flujo luminoso débil. A continuación se muestra una implementación de dicho dispositivo basado en ARDUINO UNO.
3. Alarmas Dichos circuitos utilizan principalmente elementos que son sensibles a la radiación ultravioleta. El elemento sensible es iluminado por el emisor, en caso de un obstáculo entre ellos, se activa una alarma o actuador. Por ejemplo, un torniquete en el metro.
4. Sensores de la presencia de algo. Por ejemplo, en la industria de la impresión que utiliza fotorresistores, puede controlar la rotura de la cinta de papel o la cantidad de hojas alimentadas a la máquina de impresión. El principio de funcionamiento es similar al discutido anteriormente. Del mismo modo, se puede considerar la cantidad de productos que han pasado a lo largo de la cinta transportadora, o su tamaño (a una velocidad conocida).

Hablamos brevemente sobre qué es una fotorresistencia, dónde se usa y cómo funciona. El uso práctico del elemento es muy amplio, por lo tanto, es bastante difícil describir todas las características dentro de un artículo. Si tiene alguna pregunta, escríbala en los comentarios.

Finalmente, recomendamos ver un video útil sobre el tema:

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