Fotorezistorius: įrenginys, veikimo principas, charakteristikos

Pramonėje ir buitinėje elektronikoje fotorezistoriai naudojami šviesai matuoti, ką nors skaičiuoti, kliūtims nustatyti ir kt. Jo pagrindinis tikslas yra paversti šviesos kiekį, patenkantį į jautrią sritį, naudingu elektriniu signalu. Tada signalas gali būti apdorotas analogine, skaitmenine logine grandine arba mikrovaldikliu pagrįsta grandine. Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kaip veikia fotorezistorius ir kaip keičiasi jo savybės veikiant šviesai.

Turinys:

Pagrindinės sąvokos ir prietaisas
Fotorezistoriaus charakteristikos
Kur naudojamas

Pagrindinės sąvokos ir prietaisas

Fotorezistorius – tai puslaidininkinis įtaisas, kurio varža (jei patogu, laidumas) kinta priklausomai nuo to, kiek apšviestas jautrus jo paviršius. Struktūriškai jie yra įvairių dizainų. Dažniausiai pasitaikantys šio dizaino elementai yra tokie, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Tuo pačiu metu darbui specifinėmis sąlygomis galite rasti fotorezistorių, uždarytų metaliniame korpuse su langeliu, pro kurį šviesa patenka į jautrų paviršių. Žemiau galite pamatyti įprastą jo grafinį žymėjimą diagramoje.

Įdomus: atsparumo pokytis veikiant šviesos srautui vadinamas fotorezistiniu efektu.

Veikimo principas yra toks: tarp dviejų laidžių elektrodų yra puslaidininkis (įjungtas paveikslas pavaizduotas raudonai), kai puslaidininkis neapšviestas - jo varža didelė, iki vnt. MOhm. Kai ši sritis yra apšviesta, jos laidumas smarkiai pakyla, o varža atitinkamai sumažėja.

Kaip puslaidininkis gali būti naudojamos tokios medžiagos kaip kadmio sulfidas, švino sulfidas, kadmio selenitas ir kt. Medžiagos pasirinkimas gaminant fotorezistorių priklauso nuo jo spektrinės charakteristikos. Paprastais žodžiais tariant - spalvų (bangos ilgių) diapazonas, kai apšviesta, elemento varža pasikeis teisingai. Todėl renkantis fotorezistorių reikia atsižvelgti į tai, kokiame spektre jis veikia. Pavyzdžiui, UV jautriems elementams reikia parinkti tokius emiterių tipus, kurių spektrinės charakteristikos tinka fotorezistoriams. Paveikslas, apibūdinantis kiekvienos medžiagos spektrines charakteristikas, parodytas žemiau.

Vienas iš dažniausiai užduodamų klausimų yra "Ar fotorezistorius turi poliškumą?" Atsakymas yra ne. Fotorezistoriai neturi pn sandūros, todėl nesvarbu, kuria kryptimi teka srovė. Fotorezistorių galite patikrinti naudodami multimetrą varžos matavimo režimu, išmatuodami apšviesto ir patamsėjusio elemento varžą.

Apytikslę pasipriešinimo priklausomybę nuo apšvietimo galite pamatyti žemiau esančiame grafike:

Rodo, kaip kinta srovė esant tam tikrai įtampai priklausomai nuo šviesos kiekio, kur Ф = 0 – tamsa, o Ф3 – ryški šviesa. Toliau pateiktame grafike parodytas srovės pokytis esant pastoviai įtampai, bet kintant apšvietimui:

Trečiame grafike matote pasipriešinimo priklausomybę nuo apšvietimo:

Žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti, kaip atrodo populiarūs SSRS pagaminti fotorezistoriai:

Šiuolaikiniai fotorezistoriai, plačiai paplitę namuose, atrodo šiek tiek kitaip:

Raidinis žymėjimas paprastai naudojamas elementui žymėti.

Fotorezistoriaus charakteristikos

Taigi, fotorezistoriai turi pagrindines charakteristikas, į kurias atkreipiate dėmesį renkantis:

Tamsus atsparumas. Kaip rodo pavadinimas, tai yra fotorezistoriaus varža tamsoje, tai yra, kai nėra šviesos srauto.
Integralinis jautrumas šviesai – apibūdina elemento reakciją, srovės per jį pasikeitimą į šviesos srauto pasikeitimą. Matuojama esant pastoviai įtampai A / lm (arba mA, μA / lm). Pažymėta kaip S. S = Iph / F, kur Iph yra foto srovė, o F yra šviesos srautas.

Šiuo atveju nurodoma fotosrovė. Tai yra skirtumas tarp tamsiosios srovės ir apšviesto elemento srovės, tai yra dalis, kuri atsirado dėl fotolaidumo efekto (tokio pat kaip ir fotorezistinio efekto).

Pastaba: atsparumas tamsoje, žinoma, būdingas kiekvienam konkrečiam modeliui, pavyzdžiui, FSK-G7 jis yra 5 MΩ, o integrinis jautrumas yra 0,7 A / lm.

Atminkite, kad fotorezistoriai turi tam tikrą inerciją, tai yra, jo atsparumas pasikeičia ne iš karto po apšvitinimo šviesos srautu, o su nedideliu vėlavimu. Šis parametras vadinamas ribiniu dažniu. Tai yra sinusinio signalo, moduliuojančio šviesos srautą per elementą, dažnis, kuriam esant elemento jautrumas sumažėja 2 kartus (1,41). Komponentų greitis paprastai svyruoja per keliasdešimt mikrosekundžių (10 ^ (- 5) s). Taigi, fotorezistoriaus naudojimas grandinėse, kur reikalingas greitas atsakas, yra ribotas ir dažnai nereikalingas.

Kur naudojamas

Sužinoję apie fotorezistorių įrenginį ir parametrus, pakalbėkime apie tai, kas tai yra, naudodami konkrečius pavyzdžius. Nors fotorezistorių naudojimą riboja jų greitis, dėl to taikymo sritis nesumažėjo.

Prieblandos estafetės. Jos dar vadinamos fotorelėmis – tai įrenginiai, skirti automatiškai įjungti šviesą naktį. Žemiau esančioje diagramoje parodyta paprasčiausia tokios grandinės versija, naudojant analoginius komponentus ir elektromechaninę relę. Jo trūkumas yra histerezės nebuvimas ir galimas barškėjimas ties ribinėmis vertėmis apšvietimas, dėl kurio relė barškės arba įsijungs / išsijungs su nedideliais svyravimais apšvietimas.
Šviesos jutikliai. Fotorezistorių pagalba galima aptikti silpną šviesos srautą. Žemiau pateikiamas tokio įrenginio įgyvendinimas ARDUINO UNO pagrindu.
Signalizacijos. Tokiose grandinėse daugiausia naudojami ultravioletinei spinduliuotei jautrūs elementai. Jautrus elementas apšviečiamas emiterio, tarp jų atsiradus kliūtims, suveikia signalizacija arba pavara. Pavyzdžiui, turniketas metro.
Jutikliai, rodantys kažko buvimą. Pavyzdžiui, spausdinimo pramonėje fotorezistoriai gali būti naudojami juostelių pertraukoms arba į spaudą tiekiamų lapų skaičiui kontroliuoti. Veikimo principas yra panašus į aukščiau aptartą. Lygiai taip pat galite suskaičiuoti konvejerio juosta praleidžiamų produktų kiekį arba jo dydį (žinomu greičiu).

Trumpai pakalbėjome apie tai, kas yra fotorezistorius, kur jis naudojamas ir kaip veikia. Praktinis elemento panaudojimas labai platus, todėl viename straipsnyje aprašyti visas savybes gana sunku. Jei turite klausimų - rašykite juos komentaruose.

Galiausiai rekomenduojame žiūrėti naudingą vaizdo įrašą šia tema:

Jūs tikriausiai nežinote: