на 2025/07/9 2,974

Узнайте о фоторерезисторах

Фоторерезисторы - это простые компоненты, которые реагируют на свет, изменяя их сопротивление.В этой статье вы узнаете, как они работают, как они построены, где они используются, и как они сравниваются с другими датчиками света.Независимо от того, интересно ли вам их структуру или просто хотите увидеть, где они вписываются в реальные цепи, этот гид проведет вас через все это четким и простым способом.

Каталог

Что такое фоторезистор?

Рисунок 1. Photoresistor

Фоторезистор, часто называемый светозависимым резистором (LDR), представляет собой чувствительный к свету компонент, который изменяет его сопротивление в зависимости от того, сколько света он получает.Когда свет вокруг него увеличивается, его сопротивление снижается.В низком свете или темноте его сопротивление возрастает.Это простое поведение делает практическим способом обнаружения уровней освещения во многих основных цепях.

Фоторерезисторы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как сульфид кадмия (CDS), кадмий селенид (CDSE), кремний или германия.Эти материалы реагируют на свет таким образом, чтобы это влияло на то, насколько легко протекает электрический ток через устройство.Вы можете заметить этот эффект в системах, которые включаются автоматически, когда он становится темным или на дисплеях, которые регулируют яркость в зависимости от окружающей среды.Из -за их способности реагировать на изменяющиеся условия освещения, фоторезистористы обычно используются в устройствах, которые должны чувствовать яркости, включать свет или измерять интенсивность света.

Структура фоторерезистора

Рисунок 2. Структура фоторерезистора

Photoresistor производится с использованием светочувствительного полупроводника, чаще всего сульфида кадмия.Его конструкция предназначена для эффективного реагирования при воздействии различных уровней освещенности.

В ядре находится змея, похожий на змею или зигзагообразное дорожку, образованную из полупроводникового материала.Этот шаблон не только для структуры.Это помогает достичь предполагаемого сопротивления и характеристик мощности устройства.Металлические контакты размещаются на каждом конце дорожки, чтобы обеспечить электрическое соединение.Эти контакты должны иметь низкое сопротивление, чтобы они не мешали способности датчика реагировать на свет.

Как работает фоторерезистор

Рисунок 3. Фотоны свободные электроны от атомов в полупроводнике

Фоторезистор работает, изменяя его сопротивление, основываясь на том, сколько света попадает на поверхность.Это изменение происходит из -за фотоэлектрического эффекта.Когда свет достигает полупроводникового материала, он дает часть своей энергии электронам внутри.

Если свет имеет достаточную энергию, в зависимости от его длины волны, он может выбить электроны из их атомов.Эти свободные электроны затем перемещаются в так называемую группу проводимости.Когда они двигаются, они оставляют позади пустые места или «отверстия», где они когда -то были.И электроны, и отверстия помогают переносить электрический ток.Чем больше света есть, тем больше из этих зарядов доступно носителям, что снижает сопротивление и позволяет пройти больше тока.

Фоторерезисторы имеют металлические контакты на каждом конце, поэтому их можно легко подключить к цепи.Чувствительный материал обычно заключается в случае с прозрачным окном.Это позволяет свету достигать активной области, сохраняя внутреннюю защиту.Внутри вы часто найдете электроды в форме расчески, которые помогают увеличить площадь поверхности и повысить чувствительность.

Поскольку у фоторерезисторов нет полярности, вы можете использовать их с мощностью AC или DC.Когда свет исчезает, электроны и отверстия рекомбинируют, и сопротивление возрастает до его первоначального высокого уровня.

Фоторезисторные символы

Рисунок 4. Международный символ (МЭК) и американский символ (ANSI)

Фоторезисторные схемы применения

Фоторерезисторы часто используются в простых цепях управления, где уровни освещенности определяют, как ведет себя устройство.Ниже приведены несколько примеров общих схем, которые показывают, как LDR можно использовать для переключения или регулировки электрических нагрузок на основе условий освещения.

Свет контролируемая заливка

Рисунок 5. Типичная схема затемнения контроля света

Этот тип схемы регулирует яркость лампы в зависимости от окружающего света.Когда окружающий свет низкий, сопротивление фоторезистора увеличивается.Это вызывает больше напряжения для построения через конденсатор, который затем увеличивает напряжение, поставляемое на лампу, что делает его ярче.

Когда уровень света повышается, сопротивление LDR падает.Это уменьшает угол проводимости тиристора, снижая яркость лампы.Выпрямитель в схеме обеспечивает пульсирующее напряжение постоянного тока, которое не должно фильтровать конденсатором.Если это так, функция затемнения не будет работать должным образом.

Контролируемая светом цепь переключателя

Эти цепи используют фоторезистор и реле для включения или выключения в зависимости от уровней света.Они могут быть разработаны для различных целей, таких как включение огней ночью или активирование устройств в темноте.Вот две версии:

• Основной темный переключатель ретрансляции

Рисунок 6. Основной темный переключатель ретрансляции

В этой простой настройке LDR контролирует два транзистора.Когда становится темным, сопротивление фоторерезистора увеличивается, что позволяет первому транзистору (VT1) включаться.Это запускает второй транзистор (VT2), который заряжает катушку реле.В результате реле переключаются, закрытие или открытие контактов для управления внешней нагрузкой.

• Трево-активированный переключатель задержки с временем

Рисунок 7. Основной темный переключатель ретрансляции

Эта версия добавляет точность и короткую задержку с использованием OP-AMP.Когда свет падает ниже установленного уровня, выход OP-AMP поднимается из-за более высокого сопротивления фоторерезистора.Это активирует транзистор, который питает реле.Это обеспечивает более стабильный контроль и помогает избежать ложного запуска, вызванного мгновенными изменениями света.

Типы фоторерезисторов

Фоторерезисторы могут быть сгруппированы двумя основными способами: по материалу, из которого они сделаны, и по типу света, на который они реагируют.Каждый тип ведет в ведении немного по -разному, и эти различия делают их лучше подходящими для определенных целей.

По материалу: внутренний и внешний

Материал в основе фоторезистора играет большую роль в том, как он реагирует на свет.Некоторые материалы нуждаются в более сильном свете для реагирования, в то время как другие более чувствительны и могут обнаружить более низкие уровни.

1. Внутренние фотореререзисторы

Рисунок 8. Внутренние фоторерезисторы

Внутренние фоторерезисторы изготовлены из чистых полупроводников, таких как кремний или германия.Поскольку эти материалы не имеют добавления примесей, им обычно нужен более яркий свет, чтобы освободить носителей заряда, которые позволяют теку теку.Вы можете сказать, что их немного сложнее возбудить.Из -за этого они не так отзывчивы, как другие типы.Тем не менее, они предлагают хорошую долгосрочную стабильность, которая может быть полезна в ситуациях, когда устойчивое, контролируемое зондирование является более важным, чем высокая чувствительность.

2. Внешние фотореререзисторы

Рисунок 9. Внешние фотореререзисторы

Внешние фотореререзисторы встречаются гораздо чаще.Они используют те же базовые материалы, но с крошечными количествами других добавленных элементов. Этот добавленный материал, называемый легирующей приставкой, повышает чувствительность фоторезисторию, облегчая созданию свободных носителей свету.Материалы, такие как сульфид кадмия (CDS) и кадмий -селенид (CDSE), часто используются для этой цели.Эти легированные фоторезистористы хорошо реагируют даже в тускнем свете, поэтому вы часто найдете их в таких устройствах, как ночные огни, активируемые движением лампы или системы обнаружения низкого освещения.

Светочувствительностью: ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное

Некоторые фоторерезисторы предназначены для лучшего реагирования на определенные части светового спектра.В зависимости от материала и того, как он построен, фоторезистор может обнаружить ультрафиолетовый, видимый или инфракрасный свет.Этот диапазон влияет на то, для чего он используется и как он работает в разных средах.

1. Ультрафиолетовые (УФ) фотореререзистор

УФ -фотореререзисторы созданы для обнаружения ультрафиолетового света, который выходит за пределы видимого диапазона и не может быть замечена человеческим глазом.Известно, что такие материалы, как сульфид кадмия (CDS) и кадмий (CDSE), хорошо реагируют на этот вид света.Вы часто найдете эти датчики в оборудовании, где обнаружение ультрафиолета является частью процесса.Например, они используются в детекторах пламени, измерителях УФ -индекса и системах стерилизации, где отслеживание воздействия УФ важна для безопасности или эффективности.

2. Видимые светофо фоторереререзисторы

Как следует из названия, эти фоторерезисторы чувствительны к видимому свету - часть спектра, которую мы действительно можем увидеть.Они обычно изготавливаются из знакомых материалов, таких как CD, CDSE, кремний или германия.Это типы, с которыми большинство людей сталкиваются в повседневной электронике.Они помогают включить уличные фонари, когда становится темным, регулирует экспозицию камеры в ярко-низко освещенных условиях и управляет яркостью экрана на устройствах.Если вы видели, как в сумерках появляется свет на солнечном саду, есть большая вероятность, что за ним стоит видимый фоторезисторист.

3. Инфракрасные (ИК) фотореререзистор

Инфракрасные фотореререзисторы предназначены для обнаружения света, связанного с теплом.Этот тип света не виден, но его можно измерить.Материалы, такие как сульфид свинца (PBS), селенид свинца (PBSE) и индийный антимонид (INSB), обычно используются в этих датчиках.Они часто встречаются в термической визуализации, инструментах научных исследований и даже в военном или аэрокосмическом оборудовании.Вы также можете увидеть их в бесконтактных термометрах, детекторах движения или других инструментах, которые реагируют на тепло или движение тела посредством инфракрасного зондирования.

Преимущества и недостатки фоторерезисторов

Преимущества	Недостатки
Простой и доступный, идеально подходит для базовых задач, чувствительных к свету	Отвечает медленно к изменениям в свете по сравнению с другими датчиками
Работа С источниками электроэнергии AC и DC	Становится менее точный под сильным освещением из -за плохой линейности
Чувствительность Зависит от материала и длины волны света	Чувствительный к сдвигам температуры, что может повлиять на стабильность
Компактный, Запечатанный дизайн предлагает надежность в небольших пространствах	Нет Хорошо подходит для обнаружения быстрых или мерцающих световых сигналов
Доступный В версиях, которые обнаруживают УФ, видимый или инфракрасный свет

Photoresistor использует

Контроль освещения

Фоторерезисторы играют центральную роль во многих системах освещения, которые автоматически включаются или выключены.Вы часто увидите их в уличных огнях, которые включаются в сумерках и выключаются на рассвете, не нуждаясь в таймере.В коммерческих пространствах фоторерезисторы помогают регулировать яркость знаков, часов и дисплеев, в зависимости от окружающего света.

Фотография и кинопроизводство

В фотографии фоторерезисторные камеры помогают камерам приспосабливаться к различным условиям освещения.Они являются частью систем измерения света, которые устанавливают экспозицию, следя за тем, чтобы фотографии были правильно освещены.В производстве кино и видео фоторерезисторы используются для поддержания последовательного освещения по всей сцене.Они помогают тонкой настройке выхода светооборудования, чтобы атмосфера оставалась подходящей для выстрела.

Автоматизация дома и здания

Некоторые жалюзи или шторы используют их для открытия или закрытия в зависимости от того, сколько солнечного света проходит.Внутренние огни могут включаться автоматически, когда комната темнеет, благодаря LDR, встроенной в систему управления.Даже общие предметы, такие как будильные часы или радиоприемники, иногда включают фоторезисторы, чтобы смягчить или осветлить дисплей на основе освещения комнаты.

Системы безопасности и сигнализации

В оборудовании безопасности и безопасности фоторезистористы помогают обнаружить изменения в свете, которые сигнализируют о потенциальных проблемах.Например, дымовая сигнализация может использовать их для ощущения рассеяния света, вызванного частицами дыма.Детекторы движения иногда полагаются на внезапные сдвиги в свете, чтобы идентифицировать движение.

Промышленное и научное применение

Фоторерезисторы также используются в более специализированных настройках.На фабриках они помогают контролировать пламя в оборудовании для отопления, обнаруживая свет от самого пламени.На производственных линиях они могут проверить, присутствуют ли предметы или необходимо регулировать освещение для лучшей видимости.

Photoresistor vs. Photodiodes против фототрансистора

Параметр	Фоторерезистор	Фотодиод	Фототранзистор
Скорость ответа	Медленный	Быстро (микросекунд)	Середина
Чувствительность	Умеренный	Низкий	Высокий
Выходной сигнал	Аналоговое сопротивление	Ток (низкий)	Ток (выше фотодиода)
Направление проводки	Неполяризованный	Поляризованный	Поляризованный
Сложность цепи	Очень просто	Умеренный	Умеренный
Расходы	Низкий	Умеренный	Умеренный
Лучше всего для	Основное обнаружение света/темноты	Быстрое свет, точное восприятие	Общее обнаружение уровня света, выше течения
Приложения	Ночные огни, открытые лампы	Пульт дистанционного управления, измерители света	Обнаружение объекта, зондирование окружающего света

Заключение

Фоторерезисторы - это простые, надежные компоненты, которые изменяют их сопротивление в зависимости от того, сколько света они получают.Вы найдете их на всех видах повседневных устройств, от ночных огней и садовых ламп до систем экспозиции камеры и детекторов движения.Они отличный выбор, когда вам нужно что -то доступное, чтобы обнаружить свет или тьму.Хотя они не реагируют так же быстро, как и другие датчики, они хорошо работают в более медленных условиях, где точность не является главным приоритетом.В зависимости от используемого материала, фоторерезисторы могут ощущать видимый, ультрафиолетовый или инфракрасный свет, что делает их полезными в широком спектре настройки.Независимо от того, регулируете ли вы яркость, включаете и выключаете свет, или для чувствительного движения фоторезистор может помочь сохранить вещи простыми.Теперь, когда вы понимаете, как они работают, вы можете лучше решить, когда и где его использовать.