Fotorezistorul

Fotorezistorul

      În timp ce mergeți pe străzi seara, observati vreodată cum se aprind automat luminile stradale pe măsură ce începe să devină mai întuneric? Această pornire automată a luminilor stradale se datorează prezenței unui circuit cu un tip rezistor variabil special. Valoarea  acestui rezistor variabil depinde de cantitatea de lumină care cade pe acesta.
     Un astfel de rezistor este denumit fotorezistor, iar în acest articol vom discuta despre unele aspecte ale acestuia.

Ce este un fotorezistor?

     Fotorezistor este combinația de cuvinte "foton" (adică particule de lumină) și "rezistor". Asa cum spune si numele său, un fotorezistor este un dispozitiv sau putem spune un rezistor dependent de intensitatea luminii. Din acest motiv, ele sunt, de asemenea, cunoscute ca senzori de lumina.
Deci, pentru a defini un fotorezistor într-o singură linie putem scrie:

"Fotorezistorul este un rezistor variabil a cărui rezistență variază invers proportional cu intensitatea luminoasa"

     Din cunoștințele noastre de bază despre relația dintre rezistivitate (abilitatea de a rezista la fluxul de electroni) și conductivitatea (capacitatea de a permite fluxul de electroni), știm că ambele sunt diametral opuse si invers proportionale una alteia. Astfel, atunci când spunem că rezistența scade atunci când intensitatea luminii crește, aceasta înseamnă pur și simplu că conductivitatea crește odată cu creșterea intensității luminii care se află pe fotorezistor sau pe senzorul de lumina, datorită unei proprietăți numită fotodiactivitate a materialului din care este confectionat.

Prin urmare, aceste fotorezistoare sunt de asemenea cunoscute ca celule fotoconductive sau doar fotocelule.
Ideea fotorezistorului sa dezvoltat când fotoconductivitatea în seleniu a fost descoperită de Willoughby Smith în 1873. Au fost apoi făcute multe variante ale dispozitivelor fotoconductive.

Fotorezistor

Simbolul fotorezistorului

     Pentru a reprezenta un fotorezistor într-o diagramă de circuit, simbolul ales a fost acela care ar indica ca acesta să fie un dispozitiv dependent de lumină, împreună cu faptul că acesta este un rezistor.

2a

2b

 









  În timp ce cea mai mare parte simbolul utilizat este arătat în figura 2a (două săgeți indicând un rezistor), unii preferă să acopere rezistorul într-un cerc ca cel prezentat în figura 2b.

Principiul de funcționare al unui fotorezistor

     Pentru a înțelege principiul de funcționare al unui fotorezistor, hai să ne readucem aminte puțin despre electronii de valență și electronii liberi.

      După cum știm că electronii de valență sunt cei aflați stratul orbital exterior al unui atom. Prin urmare, acestea sunt legati slab de nucleul atomului. Aceasta înseamnă că si numai o cantitate mică de energie este necesară pentru ai scoate de pe orbita.
     Electronii liberi, pe de altă parte, sunt cei care nu sunt atașați de nucleu și, prin urmare, liberi să se miște când se aplică o energie externă cum ar fi un câmp electric. Astfel, când o anumită energie face ca electronul de valență să iasă din orbita exterioară, acționează ca un electron liber; gata să se miște ori de câte ori se aplică un câmp electric. Energia luminoasă este folosită pentru a transforma electronul de valență intr-un electron liber.
     Acest principiu fundamental este folosit în fotorezistor. Lumina care cade pe un material fotoconductiv este absorbit de acesta, care la rândul ei face o mulțime de electroni liberi de electroni de valență.

Figura de mai jos prezintă principiul de deplasare al acestora:

Fotorezistor - Principiul de functionare

     Pe măsură ce energia luminii ce cade pe materialul fotoconductiv crește, crește numărul de electroni de valență care câștigă energie și părăsesc legătura cu nucleul. Acest lucru duce la un număr mare de electroni de valență care se deplasează la banda de conducție, gata să se deplaseze cu aplicarea oricărei forțe externe (cum ar fi un câmp electric de exemplu).
     Astfel, pe măsură ce crește intensitatea luminii, crește numărul de electroni liberi. Aceasta înseamnă creșterea fotoconductivității care implică o scădere a rezistivității foto a materialului.

    Acum că am elucidat mecanismul de lucru, am ajuns la ideea că un material fotoconductiv este utilizat pentru construirea unui fotorezistor. În funcție de tipul de material fotoconductiv, fotorezistoarele sunt de două tipuri. O scurtă introducere este prezentată în secțiunea următoare.

Tipuri de fotorezistoare

     Un fotorezistor este în general fabricat dintr-un material semiconductor care este folosit ca element rezistiv fără nici o joncțiune PN. Acest lucru face ca fotoresistorul să fie un dispozitiv pasiv. Cele două tipuri de fotorezistoare sunt:

Fotorezistorul intrinsec :
     După cum știm, intrinseca este adesea menționată pentru un semiconductor (în acest caz un material fotoconductiv) care este lipsit de orice alterare sau impuritate adaugata(sau aditiv). Acest lucru înseamnă că materialul fotoconductiv, utilizat pentru a construi acest fotorezistor, implică excitarea sarcinilor de la benzile de valență la banda de conducție.
Fotorezistor extrinsec:
     Rezistoarele fotorezistente exterinseci au materiale semiconductoare cu o anumită impuritate sau putem spune că sunt dopate, pentru o mai bună eficiență. Impuritățile de dopanți ar trebui să fie superficiale și nu trebuie ionizate în prezența luminii. Materialul fotoconductiv utilizat pentru acest fotorezistor implică excitarea purtătorilor de sarcină între o impuritate și banda de valență sau o bandă de conducție.
     Acum că am acoperit mecanismul și tipurile, trebuie să aveți o idee despre cum funcționează un fotorezistor. Cu toate acestea, o întrebare poate apărea: Cum să conectam fotoresistor într-un circuit simplu?

Să vedem un exemplu de mai jos, care are un circuit cu fotorezistor foarte simplu.

Circuit fotorezistor de bază

     Figura de mai jos prezintă o diagramă de bază a folosirii unui fotorezistor. Are o baterie, un fotorezistor și un led. Această configurare ajută la înțelegerea comportamentului fotorezistorului când este supus unui câmp electric.

CAZUL 1: Nu există nici o lumină pe fotoresistor (de exemplu, ați acoperit complet fotoresistorul (sau fotocelula))

Puteți ghici ce se întâmplă?

     Nu există nicio lumină pe care fotorezistorul să o absoarbă; prin urmare nu se generează electroni liberi. Aceasta înseamnă că, chiar dacă fotorezistorul este supus unui câmp electric, nu există electroni liberi care să se miște și să puna in miscare fluxul de curent.
     Ce înseamnă acest lucru? Da, înseamnă că opoziția față de fluxul de curent este ridicată sau putem spune că rezistența sa este foarte ridicată.

Va lumina becul LED? Evident, NU, deoarece nu circulă curent prin circuit.

CAZUL 2: Lumina cade pe fotorezistor

Este ușor de ghicit acum, nu?

     Aici sunt fotoni care cad pe fotorezistor, deci energia luminoasă necesară pentru a crea electroni liberi este absorbită de acesta. Acum, deoarece fotorezistorul este conectat la baterie, electronii liberi încep să se miște deoarece acum sunt supuși unui câmp electric. Prin urmare, putem spune că un curent strabate circuitul.

Deci, ce presupune acest lucru despre rezistența fotorezistorului?

Da, ai ghicit bine; acest lucru implică faptul că rezistența a scăzut semnificativ permițând fluxul de curent în circuit.
Astfel LED-ul se va aprinde în acest caz.

Secțiunea următoare vă permite să înțelegeți utilizările și aplicațiile comune ale unui fotorezistor.

Fotorezistor - Utilizări și aplicații

-Luminile stradale cu aprindere automata:

     Una dintre utilizările proeminente ale fotorezistorului pe care le experimentăm în viața de zi cu zi se afla în circuitele de iluminare automată a străzilor, după cum deja a sugerat paragraful introductiv. Aici sunt folosite astfel într-un circuit prin care luminile stradale se aprind pe măsură ce începe să se întunece afara și se opresc dimineața cand se lumineaza din nou.
     Unele dintre fotorezistoare sunt utilizate în unele dintre articolele de consum cum ar fi contoarele de lumină, senzorii de lumină, cum ar fi proiectele robotizate , radiourile cu ceas etc.
     Ele sunt, de asemenea, considerate un bun detector de lumina infra-roșu și, prin urmare, găsesc aplicații în astronomia în infraroșu.

Cu aceasta idee ajungem la concluzia articolului, să reluăm ceea ce am învățat în acest articol.

Fotoresistorul pe scurt

• " Foton " + " Resistor " = Fotorezistor : Un tip special de rezistor variabil a cărui rezistență depinde de intensitatea luminii care se cade pe el.
• Alte denumiri: Fotoconductor, Fotocelula, Rezistor dependent de lumină (LDR)
• Willoughby Smith: Primul om de știință care a descoperit fotoconductivitatea în seleniu (un semiconductor)
• Construcție: Este fabricat din material semiconductor, care este fotosensibil. Nu au nici o joncțiune PN.
• Principiul de lucru: Când lumina cade pe materialul fotosensibil (sau pe fotorezistor), electronii de valență absorb energia luminii și se desprind de nucleu pentru a deveni electroni liberi. Acești electroni conduc la curgerea curentului când se aplică o forță exterioară ca un câmp electric.
• Aplicații:Cele mai frecvente aplicații în circuitele de iluminare stradală automată și alte elemente de consum cum ar fi contorul de lumină, senzorul de lumină etc.

Definitia Fotorezistorului asa cum apare in Dictionarul Explicativ al Limbii Romane:

• FOTOREZISTÓR, fotorezistoare, s. n. Dispozitiv semiconductor a cărui conducție variază în raport cu iluminarea. – Din engl. photoresistor.

sursa: DEX '09 (2009)  adăugată de LauraGellner  acțiuni

• FOTOREZISTÓR, fotorezistoare, s. n. Material a cărui conducție variază în raport cu iluminarea. – Din engl. photoresistor.

sursa: DEX '98 (1998)  adăugată de zaraza_joe  acțiuni

• FOTOREZISTÓR s. n. material a cărui conducție variază în funcție de iluminare. (< engl. photoresistor)