Fotowiderstand – Wikipedia

EIN Fotowiderstand (auch bekannt als lichtabhängiger Widerstand, LDR, oder Fotoleitende Zelle) ist eine passive Komponente, die den Widerstand in Bezug auf die Empfangsleuchtkraft (Licht) auf der empfindlichen Oberfläche der Komponente verringert. Der Widerstand eines Fotowiderstands nimmt mit zunehmender Intensität des einfallenden Lichts ab; mit anderen Worten zeigt es Photoleitfähigkeit. Ein Fotowiderstand kann in lichtempfindlichen Detektorschaltungen und lichtaktivierten und dunkel aktivierten Schaltkreisen angewendet werden, die als Widerstandshalbleiter wirken. Im Dunkeln kann ein Fotowiderstand einen Widerstand von bis zu mehreren Megaohm (MΩ) haben, während ein Lichtwiderstand im Licht einen Widerstand von nur einigen hundert Ohm haben kann. Wenn einfallendes Licht auf einen Fotowiderstand eine bestimmte Frequenz überschreitet, geben vom Halbleiter absorbierte Photonen gebundenen Elektronen genügend Energie, um in das Leitungsband zu springen. Die resultierenden freien Elektronen (und ihre Lochpartner) leiten Elektrizität und senken dadurch den Widerstand. Der Widerstandsbereich und die Empfindlichkeit eines Fotowiderstands können sich zwischen verschiedenen Vorrichtungen erheblich unterscheiden. Darüber hinaus können einzigartige Fotowiderstände innerhalb bestimmter Wellenlängenbänder wesentlich anders auf Photonen reagieren.

Eine fotoelektrische Vorrichtung kann entweder intrinsisch oder extrinsisch sein. Ein intrinsischer Halbleiter hat seine eigenen Ladungsträger und ist kein effizienter Halbleiter, beispielsweise Silizium. In intrinsischen Bauelementen befinden sich die einzigen verfügbaren Elektronen im Valenzband, und daher muss das Photon über genügend Energie verfügen, um das Elektron über die gesamte Bandlücke anzuregen. Bei extrinsischen Vorrichtungen werden Verunreinigungen, auch Dotierstoffe genannt, hinzugefügt, deren Grundzustandsenergie näher am Leitungsband liegt. Da die Elektronen nicht so weit springen müssen, reichen Photonen mit niedrigerer Energie (dh längere Wellenlängen und niedrigere Frequenzen) aus, um das Gerät auszulösen. Wenn bei einer Siliziumprobe einige ihrer Atome durch Phosphoratome (Verunreinigungen) ersetzt werden, stehen zusätzliche Elektronen zur Leitung zur Verfügung. Dies ist ein Beispiel für einen extrinsischen Halbleiter.^[1]

Entwurfsüberlegungen[edit]

Drei Fotowiderstände mit Maßstab in mm

Große CdS-Fotozelle von einer Straßenlaterne.

Ein Fotowiderstand ist weniger lichtempfindlich als eine Fotodiode oder ein Fototransistor. Die beiden letztgenannten Komponenten sind echte Halbleiterbauelemente, während ein Fotowiderstand eine aktive Komponente ist, die keinen PN-Übergang aufweist. Der Fotowiderstand eines Fotowiderstands kann in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur stark variieren, was ihn für Anwendungen ungeeignet macht, die eine genaue Messung oder Empfindlichkeit gegenüber Lichtphotonen erfordern.

Fotowiderstände weisen auch eine gewisse Latenz zwischen der Belichtung und der anschließenden Abnahme des Widerstands auf, üblicherweise etwa 10 Millisekunden. Die Verzögerungszeit beim Übergang von hellen zu dunklen Umgebungen ist sogar noch größer und beträgt oft nur eine Sekunde. Diese Eigenschaft macht sie ungeeignet für die Erfassung schnell blinkender Lichter, wird jedoch manchmal verwendet, um die Reaktion der Audiosignalkomprimierung zu glätten.^[2]

Anwendungen[edit]

Die internen Komponenten einer Lichtschranke für eine typisch amerikanische Straßenlaterne. Der Fotowiderstand zeigt nach rechts und steuert, ob Strom durch die Heizung fließt, die die Hauptstromkontakte öffnet. Nachts kühlt die Heizung ab, schließt die Stromkontakte und schaltet die Straßenlaterne ein.

Fotowiderstände gibt es in vielen Ausführungen. Preiswerte Cadmiumsulfid (CdS) -Zellen finden sich in vielen Verbrauchsgütern wie Kameralichtmessern, Uhrenradios, Alarmgeräten (als Detektor für einen Lichtstrahl), Nachtlichtern, Außenuhren, Solarstraßenlampen und Solarstraßenbolzen usw. .

Fotowiderstände können in Straßenlaternen platziert werden, um zu steuern, wann das Licht eingeschaltet ist. Umgebungslicht, das auf den Fotowiderstand fällt, bewirkt, dass die Straßenlaterne ausgeschaltet wird. So wird Energie gespart, indem sichergestellt wird, dass das Licht nur während Stunden der Dunkelheit eingeschaltet ist.

Fotowiderstände oder LDRs werden auch in laserbasierten Sicherheitssystemen verwendet, um die Änderung der Lichtintensität zu erfassen, wenn eine Person / ein Objekt den Laserstrahl passiert.

Sie werden auch in einigen dynamischen Kompressoren zusammen mit einer kleinen Glühlampe oder Neonlampe oder einer Leuchtdiode verwendet, um die Reduzierung der Verstärkung zu steuern. Eine häufige Verwendung dieser Anwendung findet sich in vielen Gitarrenverstärkern, die einen integrierten Tremolo-Effekt enthalten, da die oszillierenden Lichtmuster den Signalpegel steuern, der durch die Verstärkerschaltung läuft.

Die Verwendung von CdS und CdSe^[3] Fotowiderstände sind in Europa aufgrund des RoHS-Cadmiumverbots stark eingeschränkt.

Für den Spektralbereich im mittleren Infrarot werden Bleisulfid- (PbS) und Indiumantimonid- (InSb) LDRs (lichtabhängige Widerstände) verwendet. Ge: Cu-Fotoleiter gehören zu den besten verfügbaren Ferninfrarotdetektoren und werden für die Infrarotastronomie und Infrarotspektroskopie verwendet.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Externe Links[edit]