La luce è una forma di radiazione elettromagnetica. Lo spettro elettromagnetico è suddiviso in molte bande dalle quali la Luce si riferisce solitamente allo Spettro Visibile. Ma in fisica anche i raggi gamma, i raggi X, le microonde e le onde radio sono considerati Luce. Lo spettro della luce visibile ha lunghezze d'onda comprese tra 400 e 700 nanometri, comprese tra lo spettro dei raggi infrarossi e lo spettro ultravioletto. La luce trasporta energia sotto forma di fotoni. Quando questi fotoni entrano in contatto con altre particelle, l'energia viene trasferita a causa della collisione. Facendo uso di questo principio della luce, molti prodotti utili come Fotodiodi , Fotoresistenze, pannelli solari, ecc ... sono stati inventati.

Cos'è una fotoresistenza?

Fotoresistenza

“come leggere i segni del transistor? ”

La luce ha la natura della dualità onda-particella. Il che significa che la luce ha sia natura particellare che ondulatoria. Quando la luce si accende semiconduttore materiale, i fotoni presenti nella luce vengono assorbiti dagli elettroni e si eccitano a bande di energia superiore.

Una fotoresistenza è un tipo di resistenza dipendente dalla luce che varia i suoi valori di resistenza in base alla luce incidente su di essa. Queste fotoresistenze tendono a diminuire i loro valori di resistenza all'aumentare dell'intensità della luce incidente.

Esposizione di fotoresistenze fotoconduttività . Si tratta di dispositivi meno fotosensibili rispetto ai fotodiodi e ai fototransistor. La fotoresistività di una fotoresistenza varia con il cambiamento della temperatura ambiente.

Principio di funzionamento

La fotoresistenza non ha una giunzione P-N come i fotodiodi. È una componente passiva. Questi sono costituiti da materiali semiconduttori ad alta resistenza.

Quando la luce colpisce la fotoresistenza, i fotoni vengono assorbiti dal materiale semiconduttore. L'energia del fotone viene assorbita dagli elettroni. Quando questi elettroni acquisiscono energia sufficiente per rompere il legame, saltano nella banda di conduzione. A causa di ciò, la resistenza della fotoresistenza diminuisce. Con la diminuzione della resistenza, la conduttività aumenta.

A seconda del tipo di materiale semiconduttore utilizzato per la fotoresistenza, la loro gamma di resistenza e sensibilità differiscono. In assenza di luce, la fotoresistenza può avere valori di resistenza in megaohm. E in presenza di luce, la sua resistenza può diminuire fino a poche centinaia di ohm.

Tipi di fotoresistenze

A seconda delle proprietà del materiale semiconduttore utilizzato per la progettazione di una fotoresistenza, queste sono classificate in due tipi: fotoresistenze estrinseche e intrinseche. Questi semiconduttori reagiscono in modo diverso in diverse condizioni di lunghezza d'onda.

Le fotoresistenze intrinseche sono progettate utilizzando materiale semiconduttore intrinseco. Questi semiconduttori intrinseci hanno i propri portatori di carica. Non sono presenti elettroni liberi nella loro banda di conduzione. Contengono buchi nella banda di valenza.

“come identificare monofase e trifase ”

Quindi, per eccitare gli elettroni presenti in un semiconduttore intrinseco, dalla banda di valenza alla banda di conduzione, dovrebbe essere fornita energia sufficiente in modo che possano attraversare l'intero bandgap. Quindi abbiamo bisogno di fotoni di energia più elevata per attivare il dispositivo. Pertanto, le fotoresistenze intrinseche sono progettate per il rilevamento della luce a frequenza più elevata.

D'altra parte, i semiconduttori estrinseci sono formati drogando semiconduttori intrinseci con impurità. Queste impurità forniscono elettroni liberi o buchi per la conduzione. Questi conduttori liberi si trovano nella banda di energia più vicina alla banda di conduzione. Pertanto, una piccola quantità di energia può farli saltare nella banda di conduzione. Le fotoresistenze estrinseche vengono utilizzate per rilevare la lunghezza d'onda più lunga e la luce a frequenza più bassa.

Maggiore è l'intensità della luce, maggiore è la caduta di resistenza della fotoresistenza. La sensibilità dei fotoresistori varia con la lunghezza d'onda della luce applicata. Quando non c'è una lunghezza d'onda sufficiente, abbastanza trigger il dispositivo, il dispositivo non reagisce alla luce. Le fotoresistenze estrinseche possono reagire alle onde infrarosse. Le fotoresistenze intrinseche possono rilevare onde luminose a frequenza più elevata.

Simbolo della fotoresistenza

Le fotoresistenze vengono utilizzate per indicare la presenza o l'assenza di luce. È anche scritto come LDR. Questi sono generalmente costituiti da Cds, Pbs, Pbse, ecc… Questi dispositivi sono sensibili ai cambiamenti di temperatura. Quindi, anche quando l'intensità della luce viene mantenuta costante, è possibile vedere un cambiamento nella resistenza nelle fotoresistenze.

Applicazioni della fotoresistenza

La resistenza della fotoresistenza è una funzione non lineare dell'intensità della luce. I fotoresistori non sono sensibili alla luce come i fotodiodi o i fototransistor. Alcune delle applicazioni delle fotoresistenze sono le seguenti:

Questi sono usati come sensori di luce.
Questi sono usati per misurare l'intensità della luce.
I misuratori di luce notturna e fotografici utilizzano fotoresistenze.
La loro proprietà di latenza viene utilizzata nei compressori audio e nel rilevamento esterno.
Le fotoresistenze si possono trovare anche in sveglie, orologi da esterno, lampioni solari, ecc ...
Anche l'astronomia a infrarossi e la spettroscopia a infrarossi utilizzano fotoresistenze per misurare la regione spettrale del medio infrarosso.

Progetti basati su fotoresistori

Le fotoresistenze sono state un dispositivo utile per molti hobbisti. Sono disponibili molti nuovi documenti di ricerca e progetti elettronici basati su fotoresistenze. Le fotoresistenze hanno trovato nuove applicazioni in campo medico, embedded e astronomico. Alcuni dei progetti progettati utilizzando la fotoresistenza sono i seguenti:

Fotometro basato su fotoresistenza, costruito dagli studenti e sua applicazione nell'analisi forense dei coloranti.
Integrazione di memoria resistiva organica biocompatibile e fotoresistenza per applicazioni di rilevamento di immagini indossabili.
Fotogramma dei tempi con uno smartphone.
Progettazione e realizzazione di un semplice circuito a doppio controllo acusto-ottico.
Sistema per il rilevamento della posizione della sorgente luminosa.
Il robot mobile si accende dal suono e viene controllato direzionalmente da una fonte di luce esterna.
Progettazione di un sistema di monitoraggio open source per l'analisi termodinamica di edifici e impianti.
Dispositivo di protezione dal surriscaldamento.
Dispositivo per la rilevazione della radiazione elettromagnetica.
Rasaerba automatico a doppio asse a energia solare per applicazioni agricole.
Meccanismo di rilevamento della torbidità dell'acqua mediante LED per un sistema di monitoraggio in situ.
La tastiera luminosa indotta dalla luce è progettata utilizzando fotoresistenze.
Nuova serratura elettronica che utilizza il codice morse basato sull'internet delle cose.
Sistema di illuminazione stradale per città intelligenti che utilizza fotoresistenze.
Monitoraggio dei dispositivi interventistici MRI con marcatori detunable controllati dal computer.
Questi sono usati nelle tende attivate dalla luce.
Le fotoresistenze vengono utilizzate anche per il controllo automatico del contrasto e della luminosità in televisori e smartphone.
Per la progettazione di fotocellule a interruttore controllato di prossimità vengono utilizzate.

A causa del divieto del cadmio in Europa, l'uso di Cds e fotoresistori Cdse è limitato. Le fotoresistenze possono essere facilmente implementate e interfacciate con microcontrollori.

Questi dispositivi sono disponibili sul mercato come sensori IC. Sono disponibili come sensori di luce ambientale, sensori da luce a digitale, LDR, ecc ... Alcuni dei prodotti comunemente utilizzati sono il sensore di luce OPT3002, il sensore di luce passivo LDR, ecc ... Le caratteristiche elettriche, le specifiche, ecc. Di OPT3002 possono essere trovate in la scheda tecnica fornita da texas instruments. Possiamo usare le fotoresistenze come alternativa ai fotodiodi? Cosa fa la differenza?