Vad är fotoresistorer, hur fungerar de och var används de

Grundläggande begrepp och enhet

En fotoresistor är en halvledaranordning vars motstånd (om det är lämpligt - konduktivitet) varierar beroende på hur mycket dess känsliga yta är upplyst. Strukturellt finns i olika mönster. De vanligaste elementen i denna design, som visas i figuren nedan. I detta fall, för att arbeta under specifika förhållanden, kan du hitta fotoresistorer inneslutna i ett metallhus med ett fönster genom vilket ljus kommer in i den känsliga ytan. Nedan ser du dess grafiska symbol i diagrammet.

Intressant: en förändring i motstånd under påverkan av ljusflöde kallas den fotoresistiva effekten.

Funktionsprincipen är som följer: mellan de två ledande elektroderna finns en halvledare (visas i rött i figuren), när halvledaren inte är tänd - dess motstånd är hög, upp till flera megohms. När detta område är upplyst ökar dess konduktivitet kraftigt och motståndet minskar i enlighet därmed.

Sådana material som kadmiumsulfid, blysulfid, kadmiumselenit och andra kan användas som halvledare. Spektralkarakteristiken beror på materialvalet vid tillverkningen av fotoresistor. Med enkla ord - ett antal färger (våglängder) när de är upplysta, varigenom ett elements motstånd ändras korrekt. Därför måste du välja ett fotoresistor i vilket spektrum det fungerar. För UV-känsliga element måste du till exempel välja de typer av emittrar vars spektralkarakteristika är lämpliga för fotoresistorer. En figur som beskriver spektralkarakteristiken för vart och ett av materialen visas nedan.

En vanligt ställd fråga är "Finns det en polaritet i fotoresistorn?" Svaret är nej. Fotoresistorer har ingen pn-korsning, så det spelar ingen roll i vilken riktning strömmen flyter. Du kan kontrollera fotoresistorn med en multimeter i motståndsmätningsläget genom att mäta motståndet hos det upplysta och mörknade elementet.

Du kan se ett ungefärligt beroende av motstånd på belysning i diagrammet nedan:

Här visas hur strömmen ändras vid en viss spänning beroende på mängden ljus, där Ф = 0 är mörker, och Ф3 är starkt ljus.Följande graf visar förändringen i ström vid konstant spänning, men ändrar belysning:

I den tredje grafen ser du beroende av motstånd på belysning:

I figuren nedan kan du se hur populära fotoresistorer tillverkade i Sovjetunionen ser ut:

Moderna fotoresistorer, som används i stor utsträckning för att göra det själv, ser lite annorlunda ut:

Ett element markeras vanligtvis med bokstäver.

Fotoresistor Egenskaper

Så fotoresistorer har de viktigaste kännetecknen som uppmärksammas när du väljer:

• Mörk motstånd. Som namnet antyder är detta fotoresistorens motstånd i mörkret, det vill säga i frånvaro av ljusflöde.
• Integrerad fotosensitivitet - beskriver ett elements svar, strömförändringen genom det till en förändring i ljusflödet. Mätt vid en konstant spänning i A / lm (eller mA, µA / lm). Det är betecknat S. S = Iph / F, där Iph är den ljusströms, och F är ljusflödet.

I detta fall indikeras fotströmmen. Detta är skillnaden mellan den mörka strömmen och strömmen för det upplysta elementet, det vill säga den del som uppstod på grund av fotoledningseffekten (samma som den fotoresistiva effekten).

Notera: mörk motstånd är naturligtvis karakteristiskt för varje specifik modell, till exempel för FSK-G7 - den är 5 MΩ, och den integrerade känsligheten är 0,7 A / lm.

Kom ihåg att fotoresistorer har en viss tröghet, det vill säga att dess motstånd inte ändras omedelbart efter exponering för ljusflöde, utan med en liten fördröjning. Denna parameter kallas cutoff-frekvensen. Detta är frekvensen för sinusformad signal som modulerar ljusflödet genom elementet vid vilket känsligheten hos elementet minskar med en faktor 2 (1,41). Komponenternas hastighet ligger vanligtvis inom tiotals mikrosekunder (10 ^ (- 5) s). Således är användningen av en fotoresistor i kretsar där en snabb respons behövs begränsad och ofta orättfärdig.

Var används

När vi lärde oss om enheten och parametrarna för fotoresistorer, låt oss prata om varför det behövs med specifika exempel. Även om användningen av fotomotstånd begränsas av deras hastighet har omfattningen inte blivit mindre.

1. Skymningsreläer. De kallas också fotorelay - det här är enheter för att automatiskt slå på ljuset i mörkret. Diagrammet nedan visar den enklaste versionen av en sådan krets, på analoga komponenter och ett elektromekaniskt relä. Dess nackdel är avsaknaden av hysteres och den möjliga förekomsten av raslande vid gränsöverskridande belysningsvärden, som ett resultat av vilket reläet skramlar eller slår på eller stängs av med svaga belysningsfluktuationer.
2. Ljusgivare. Med hjälp av fotoresistorer kan ett svagt ljusflöde detekteras. Nedan följer en implementering av en sådan enhet baserad på ARDUINO UNO.
3. Alarm. Sådana kretsar använder främst element som är känsliga för ultraviolett strålning. Det känsliga elementet lyser upp av emittern, i händelse av ett hinder mellan dem, utlöses ett larm eller ställdon. Till exempel en vändkörning i tunnelbanan.
4. Sensorer för närvaron av något. I tryckindustrin med fotoresistorer kan du till exempel styra pappersbandets brott eller antalet ark som matas till tryckmaskinen. Funktionsprincipen liknar den som diskuterats ovan. På samma sätt kan mängden produkter som passerat längs transportbandet eller dess storlek (med en känd hastighet) beaktas.

Vi pratade kort om vad en fotoresistor är, var den används och hur den fungerar. Den praktiska användningen av elementet är mycket bred, därför är det ganska svårt att beskriva alla funktioner i en artikel. Om du har några frågor - skriv dem i kommentarerna.

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video om ämnet:

Visst vet du inte:

• Hur man gör ett fotorelä gör det själv
• Hur man ansluter en rörelsessensor för belysning
• Vad är ett motstånd och vad är det för?