Chất phát quang là gì, chúng hoạt động như thế nào và chúng được sử dụng ở đâu
Khái niệm và thiết bị cơ bản
Một quang điện trở là một thiết bị bán dẫn có điện trở (nếu thuận tiện - độ dẫn) thay đổi tùy thuộc vào mức độ mạnh của bề mặt nhạy cảm của nó được chiếu sáng. Cấu trúc được tìm thấy trong các thiết kế khác nhau. Các yếu tố phổ biến nhất của thiết kế này, như thể hiện trong hình dưới đây. Đồng thời, để làm việc trong các điều kiện cụ thể, bạn có thể tìm thấy các chất quang dẫn được đặt trong vỏ kim loại có cửa sổ thông qua đó ánh sáng đi vào bề mặt nhạy cảm. Dưới đây bạn nhìn thấy biểu tượng đồ họa của nó trong sơ đồ.
Thú vị: một sự thay đổi trong điện trở dưới ảnh hưởng của thông lượng ánh sáng được gọi là hiệu ứng quang dẫn.
Nguyên lý hoạt động như sau: giữa hai điện cực dẫn có một chất bán dẫn (thể hiện bằng màu đỏ trong hình), khi chất bán dẫn không sáng - điện trở của nó cao, lên đến vài megohms. Khi khu vực này được chiếu sáng, độ dẫn của nó tăng mạnh và điện trở giảm theo.
Các vật liệu như cadmium sulfide, chì sulfide, cadmium selenite và các vật liệu khác có thể được sử dụng làm chất bán dẫn. Đặc tính quang phổ phụ thuộc vào sự lựa chọn vật liệu trong sản xuất quang điện trở. Nói một cách đơn giản - một dải màu (bước sóng) khi được chiếu sáng theo đó điện trở của một phần tử sẽ thay đổi chính xác. Do đó, việc chọn một quang điện trở, bạn cần xem xét nó hoạt động ở phổ nào. Ví dụ, đối với các yếu tố nhạy cảm với tia cực tím, bạn cần chọn những loại phát xạ có đặc điểm quang phổ phù hợp với chất phát quang. Một hình mô tả các đặc tính phổ của từng vật liệu được hiển thị dưới đây.
Một câu hỏi thường gặp là Có phải có sự phân cực trong quang điện trở không? Câu trả lời là không. Các chất phát quang không có một điểm nối pn, vì vậy nó không quan trọng theo hướng dòng chảy. Bạn có thể kiểm tra quang điện trở bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ đo điện trở bằng cách đo điện trở của phần tử sáng và tối.
Bạn có thể thấy sự phụ thuộc gần đúng của điện trở vào chiếu sáng trong biểu đồ bên dưới:
Ở đây, nó cho thấy dòng điện thay đổi như thế nào ở một điện áp nhất định tùy thuộc vào lượng ánh sáng, trong đó Ф = 0 là bóng tối và Ф3 là ánh sáng.Biểu đồ sau đây cho thấy sự thay đổi của dòng điện ở điện áp không đổi, nhưng thay đổi độ rọi:
Trong biểu đồ thứ ba, bạn thấy sự phụ thuộc của điện trở vào sự chiếu sáng:
Trong hình bên dưới, bạn có thể thấy các chất phát quang phổ biến được tạo ra ở Liên Xô trông như thế nào:
Các chất phát quang hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong thực hành của những người tự làm, trông hơi khác:
Một yếu tố thường được đánh dấu bằng chữ.
Đặc tính quang điện
Vì vậy, chất phát quang có các đặc điểm chính được chú ý khi lựa chọn:
- Kháng tối. Như tên của nó, đây là điện trở của quang điện trở trong bóng tối, nghĩa là trong trường hợp không có thông lượng ánh sáng.
- Độ nhạy ánh sáng tích hợp - mô tả phản ứng của một yếu tố, sự thay đổi dòng điện qua nó với sự thay đổi của thông lượng ánh sáng. Đo ở điện áp không đổi tính bằng A / lm (hoặc mA, HOLA / lm). Nó được chỉ định là S. S = Iph / F, trong đó Iph là dòng quang và F là thông lượng ánh sáng.
Trong trường hợp này, dòng quang được chỉ định. Đây là sự khác biệt giữa dòng điện tối và dòng điện của phần tử được chiếu sáng, nghĩa là phần phát sinh do hiệu ứng quang dẫn (giống như hiệu ứng quang dẫn).
Lưu ý: Tất nhiên, tính kháng tối là đặc trưng của từng kiểu máy cụ thể, ví dụ, đối với FSK-G7 - là 5 MΩ và độ nhạy tích phân là 0,7 A / lm.
Hãy nhớ rằng các chất phát quang có một quán tính nhất định, nghĩa là điện trở của nó không thay đổi ngay sau khi tiếp xúc với thông lượng ánh sáng, nhưng có độ trễ nhẹ. Tham số này được gọi là tần số cắt. Đây là tần số của tín hiệu hình sin điều chỉnh thông lượng ánh sáng thông qua phần tử mà tại đó độ nhạy của phần tử giảm theo hệ số 2 (1.41). Tốc độ của các thành phần thường nằm trong hàng chục micro giây (10 ^ (- 5) s). Do đó, việc sử dụng một quang điện trở trong các mạch trong đó cần có phản ứng nhanh là hạn chế và thường không chính đáng.
Nơi được sử dụng
Khi chúng ta tìm hiểu về thiết bị và các thông số của chất phát quang, hãy nói về lý do tại sao nó cần thiết với các ví dụ cụ thể. Mặc dù việc sử dụng điện trở ảnh bị giới hạn bởi tốc độ của chúng, phạm vi không trở nên ít hơn.
- Chạng vạng chuyển tiếp. Chúng còn được gọi là photorelay - đây là những thiết bị để tự động bật đèn trong bóng tối. Sơ đồ dưới đây cho thấy phiên bản đơn giản nhất của mạch như vậy, trên các thành phần tương tự và rơle điện cơ. Nhược điểm của nó là không có hiện tượng trễ và có thể xảy ra hiện tượng rung ở các giá trị chiếu sáng xuyên biên giới, do đó rơle sẽ phát ra hoặc bật hoặc tắt với sự dao động nhẹ trong chiếu sáng.
- Cảm biến ánh sáng. Sử dụng chất phát quang, thông lượng phát sáng yếu có thể được phát hiện. Dưới đây là việc triển khai một thiết bị như vậy dựa trên ARDUINO UNO.
- Báo động. Các mạch như vậy chủ yếu sử dụng các yếu tố nhạy cảm với bức xạ cực tím. Phần tử nhạy cảm được chiếu sáng bởi bộ phát, trong trường hợp có chướng ngại vật giữa chúng, một bộ báo động hoặc bộ truyền động được kích hoạt. Ví dụ, một cửa quay trong tàu điện ngầm.
- Cảm biến về sự hiện diện của một cái gì đó. Ví dụ, trong ngành in sử dụng chất phát quang, bạn có thể kiểm soát sự đứt gãy của băng giấy hoặc số lượng tấm được đưa vào máy in. Nguyên tắc hoạt động tương tự như đã thảo luận ở trên. Theo cách tương tự, số lượng sản phẩm đã đi qua băng chuyền, hoặc kích thước của nó (ở tốc độ đã biết) có thể được xem xét.
Chúng tôi đã nói ngắn gọn về thế nào là một quang điện trở, nơi nó được sử dụng và cách thức hoạt động của nó. Việc sử dụng thực tế của phần tử là rất rộng, do đó khá khó để mô tả tất cả các tính năng trong một bài viết. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi, viết chúng trong các ý kiến.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video hữu ích về chủ đề này:
Chắc chắn bạn không biết:
Đang tải ...
