Cosa sono i fotoresistori, come funzionano e dove vengono utilizzati
Concetti e dispositivo di base
Un fotoresistor è un dispositivo a semiconduttore la cui resistenza (se conveniente - conducibilità) varia a seconda di quanto è illuminata la sua superficie sensibile. Strutturalmente trovato in vari disegni. Gli elementi più comuni di questo design, come mostrato nella figura seguente. In questo caso, per lavorare in condizioni specifiche, è possibile trovare fotoresistori racchiusi in una custodia di metallo con una finestra attraverso la quale la luce entra nella superficie sensibile. Sotto vedi il suo simbolo grafico nel diagramma.
meraviglia I: un cambiamento di resistenza sotto l'influenza del flusso luminoso è chiamato effetto fotoresistivo.
Il principio di funzionamento è il seguente: tra i due elettrodi conduttivi c'è un semiconduttore (mostrato in rosso nella figura), quando il semiconduttore non è acceso - la sua resistenza è alta, fino a diversi megaohm. Quando quest'area è illuminata, la sua conduttività aumenta bruscamente e la resistenza diminuisce di conseguenza.
Materiali come solfuro di cadmio, solfuro di piombo, selenite di cadmio e altri possono essere usati come semiconduttori. La caratteristica spettrale dipende dalla scelta del materiale nella fabbricazione del fotoresistenza. In parole semplici: una gamma di colori (lunghezze d'onda) quando illuminati da cui la resistenza di un elemento cambierà correttamente. Pertanto, scegliendo un fotoresistor, è necessario considerare in quale spettro funziona. Ad esempio, per gli elementi sensibili ai raggi UV, è necessario selezionare quei tipi di emettitori le cui caratteristiche spettrali sono adatte ai fotoresistori. Di seguito è mostrata una figura che descrive le caratteristiche spettrali di ciascuno dei materiali.
Una domanda frequente è "Esiste una polarità nella fotoresistenza?" La risposta è no I fotoresistori non hanno una giunzione pn, quindi non importa in quale direzione scorre la corrente. È possibile controllare il fotoresistenza con un multimetro nella modalità di misurazione della resistenza misurando la resistenza dell'elemento illuminato e oscurato.
Puoi vedere una dipendenza approssimativa della resistenza dall'illuminazione nel grafico qui sotto:
Qui, viene mostrato come la corrente cambia a una certa tensione a seconda della quantità di luce, dove Ф = 0 è oscurità e Ф3 è luce intensa.Il grafico seguente mostra la variazione di corrente a tensione costante, ma la modifica dell'illuminazione:
Nel terzo grafico, vedi la dipendenza della resistenza dall'illuminazione:
Nella figura seguente, puoi vedere come appaiono i popolari fotoresistori realizzati in URSS:
I fotoresistori moderni, ampiamente utilizzati nella pratica del fai-da-te, sembrano un po 'diversi:
Un elemento è generalmente contrassegnato da caratteri.
Caratteristiche del fotoresistor
Quindi, i fotoresistori hanno le caratteristiche principali a cui si presta attenzione quando si sceglie:
- Resistenza al buio. Come suggerisce il nome, questa è la resistenza del fotoresistor nel buio, cioè in assenza di flusso luminoso.
- Fotosensibilità integrale: descrive la risposta di un elemento, la variazione di corrente attraverso di essa a una variazione del flusso luminoso. Misurato a una tensione costante in A / lm (o mA, µA / lm). È designato come S. S = Iph / F, dove Iph è la fotocorrente e F è il flusso luminoso.
In questo caso, viene indicata la fotocorrente. Questa è la differenza tra la corrente oscura e la corrente dell'elemento illuminato, cioè la parte che è sorta a causa dell'effetto fotoconduttività (lo stesso dell'effetto fotoresistivo).
Nota: la resistenza al buio è, ovviamente, caratteristica di ciascun modello specifico, ad esempio per FSK-G7: è 5 MΩ e la sensibilità integrale è 0,7 A / lm.
Ricorda che i fotoresistori hanno una certa inerzia, cioè la loro resistenza non cambia immediatamente dopo l'esposizione al flusso luminoso, ma con un leggero ritardo. Questo parametro è chiamato frequenza di taglio. Questa è la frequenza del segnale sinusoidale che modula il flusso luminoso attraverso l'elemento a cui la sensibilità dell'elemento diminuisce di un fattore 2 (1,41). La velocità dei componenti di solito è entro decine di microsecondi (10 ^ (- 5) s). Pertanto, l'uso di un fotoresistenza nei circuiti in cui è necessaria una risposta rapida è limitato e spesso ingiustificato.
Dove viene utilizzato
Quando veniamo a conoscenza del dispositivo e dei parametri dei fotoresistori, parliamo del perché è necessario con esempi specifici. Sebbene l'uso delle resistenze fotografiche sia limitato dalla loro velocità, l'ambito non è diminuito.
- Relè di Twilight. Sono anche chiamati fotorelay: sono dispositivi per l'accensione automatica della luce al buio. Lo schema seguente mostra la versione più semplice di tale circuito, su componenti analogici e un relè elettromeccanico. Lo svantaggio è l'assenza di isteresi e la possibile comparsa di tintinnio ai valori di illuminazione transfrontaliera, a seguito della quale il relè crepiterà o si accenderà o spegnerà con lievi fluttuazioni nell'illuminazione.
- Sensori di luce Usando i fotoresistori, è possibile rilevare un flusso luminoso debole. Di seguito è riportata un'implementazione di tale dispositivo basato su ARDUINO UNO.
- Allarme. Tali circuiti utilizzano principalmente elementi sensibili alle radiazioni ultraviolette. L'elemento sensibile viene illuminato dall'emettitore, in caso di ostacolo tra loro, viene attivato un allarme o un attuatore. Ad esempio, un tornello nella metropolitana.
- Sensori della presenza di qualcosa. Ad esempio, nel settore della stampa che utilizza fotoresistori, è possibile controllare la rottura del nastro di carta o il numero di fogli inviati alla macchina da stampa. Il principio di funzionamento è simile a quello discusso sopra. Allo stesso modo, può essere considerata la quantità di prodotti che sono passati lungo il nastro trasportatore o le sue dimensioni (a una velocità nota).
Abbiamo brevemente parlato di cos'è un fotoresistor, dove viene utilizzato e come funziona. L'uso pratico dell'elemento è molto ampio, quindi è piuttosto difficile descrivere tutte le funzionalità all'interno di un articolo. Se hai domande, scrivile nei commenti.
Infine, ti consigliamo di guardare un utile video sull'argomento:
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