Fotorresistor - Funcionamento, tipos e aplicações

Luz é uma forma de radiação eletromagnética. O espectro eletromagnético é dividido em muitas bandas das quais a Luz geralmente se refere ao Espectro Visível. Mas em física os raios gama, os raios X, as microondas e as ondas de rádio também são considerados luz. O espectro de luz visível tem comprimentos de onda na faixa de 400-700 nanômetros, situando-se entre o espectro de raios infravermelhos e o espectro ultravioleta. A luz carrega energia na forma de fótons. Quando esses fótons entram em contato com outras partículas, a energia é transferida devido à colisão. Fazendo uso deste princípio de luz, muitos produtos úteis como fotodiodos, fotorresistores, painéis solares, etc… foram inventados.

O que é um fotorresistor?

A luz tem natureza de dualidade Onda-partícula. O que significa que a luz tem natureza semelhante a partícula e onda. Quando a luz incide sobre o material semicondutor, os fótons presentes na luz são absorvidos pelos elétrons e são excitados para bandas de energia mais altas.

Um fotorresistor é um tipo de resistor dependente de luz que varia seus valores de resistência com base na luz incidente sobre ele. Esses fotoresistores tendem a diminuir seus valores de resistência com o aumento da intensidade da luz incidente.

Fotoresistores exibem fotocondutividade. Esses são dispositivos menos fotossensíveis em comparação com fotodiodos e fototransistores. A fotorresistência de um fotorresistor varia com a mudança na temperatura ambiente.

Princípio de funcionamento

O fotorresistor não tem uma junção P-N como fotodiodos. É um componente passivo. Estes são feitos de materiais semicondutores de alta resistência.

Quando a luz incide no fotorresistor, os fótons são absorvidos pelo material semicondutor. A energia do fóton é absorvida pelos elétrons. Quando esses elétrons adquirem energia suficiente para quebrar a ligação, eles saltam para a banda de condução. Devido a isso, a resistência do fotorresistor diminui. Com a diminuição da resistência, a condutividade aumenta.

Dependendo do tipo de material semicondutor usado para fotoresistor, sua faixa de resistência e sensibilidade são diferentes. Na ausência de luz, o fotorresistor pode ter valores de resistência em megaohms. E durante a presença de luz, sua resistência pode diminuir para algumas centenas de ohms.

Tipos de fotorresistores

Dependendo das propriedades do material semicondutor usado para projetar um fotorresistor, eles são classificados em dois tipos - fotoresistores extrínsecos e intrínsecos. Esses semicondutores reagem de maneira diferente em diferentes condições de comprimento de onda.

Os fotorresistores intrínsecos são projetados com material semicondutor intrínseco. Esses semicondutores intrínsecos têm seus próprios portadores de carga. Nenhum elétron livre está presente em sua banda de condução. Eles contêm orifícios na banda de valência.

Portanto, para excitar elétrons presentes em um semicondutor intrínseco, da banda de valência à banda de condução, energia suficiente deve ser fornecida para que eles possam cruzar todo o bandgap. Portanto, precisamos de fótons de energia mais alta para acionar o dispositivo. Conseqüentemente, os fotoresistores intrínsecos são projetados para detecção de luz de alta frequência.

Por outro lado, os semicondutores extrínsecos são formados por dopagem de semicondutores intrínsecos com impurezas. Essas impurezas fornecem elétrons livres ou buracos para a condução. Esses condutores livres ficam na faixa de energia mais próxima da faixa de condução. Assim, um pouco de energia pode fazer com que eles pulem para a banda de condução. Os fotoresistores extrínsecos são usados ​​para detectar o comprimento de onda mais longo e a luz de frequência mais baixa.

Quanto maior a intensidade da luz, maior a queda da resistência do fotorresistor. A sensibilidade dos fotoresistores varia com o comprimento de onda da luz aplicada. Quando não há comprimento de onda suficiente, acione o dispositivo o suficiente, o dispositivo não reage à luz. Os fotoresistores extrínsecos podem reagir a ondas infravermelhas. Os fotoresistores intrínsecos podem detectar ondas de luz de alta frequência.

Símbolo do fotorresistor

Fotoresistores são usados ​​para indicar a presença ou ausência de luz. Também é escrito como LDR. Normalmente são constituídos por Cds, Pbs, Pbse, etc ... Estes dispositivos são sensíveis às mudanças de temperatura. Assim, mesmo quando a intensidade da luz é mantida constante, a mudança na resistência pode ser vista nos fotoresistores.

Aplicações do fotorresistor

A resistência do fotorresistor é uma função não linear da intensidade da luz. Os fotoresistores não são tão sensíveis à luz quanto os fotodiodos ou fototransistores. Algumas das aplicações de fotoresistores são as seguintes-

• Eles são usados ​​como sensores de luz.
• Eles são usados ​​para medir a intensidade da luz.
• Luz noturna e fotômetros fotográficos usam fotorresistores.
• Sua propriedade de latência é usada em compressores de áudio e detecção externa.
• Fotoresistores também podem ser encontrados em despertadores, relógios externos, lâmpadas solares de rua, etc ...
• Astronomia infravermelha e espectroscopia infravermelha também usam fotorresistores para medir a região espectral do infravermelho médio.

Projetos baseados em fotorresistores

Os fotorresistores têm sido um dispositivo útil para muitos entusiastas. Muitos novos artigos de pesquisa e projetos eletrônicos baseados em fotorresistores estão disponíveis. Os fotorresistores encontraram novas aplicações nos campos médico, incorporado e astronômico. Alguns dos projetos desenvolvidos com fotoresistor são os seguintes-

• Fotômetro baseado em fotorresistor, construído por alunos e sua aplicação na análise forense de corantes.
• Integração de memória resistiva orgânica biocompatível e fotorresistor para aplicação de detecção de imagem vestível.
• Tempo do Photogate com um smartphone.
• Projeto e implementação de circuito de controle duplo acústico-óptico simples.
• Sistema para detecção de localização de fonte de luz.
• O robô móvel ligado por som e controlado direcionalmente por uma fonte de luz externa.
• Projeto de um sistema de monitoramento de código aberto para análise termodinâmica de edifícios e sistemas.
• Dispositivo de proteção contra superaquecimento.
• Dispositivo para detecção de radiação eletromagnética.
• Cortador de grama automático de eixo duplo movido a energia solar para aplicação agrícola.
• Mecanismo de detecção de turbidez da água usando LED para um sistema de monitoramento in-situ.
• O teclado luminoso induzido por luz é projetado com fotoresistores.
• Nova fechadura eletrônica usando código morse baseado na internet das coisas.
• Sistema de iluminação pública para cidades inteligentes usando fotorresistores.
• Rastreamento de dispositivos intervencionais de ressonância magnética com marcadores desafináveis ​​controlados por computador.
• Estes são usados ​​em cortinas ativadas por luz.
• Fotoresistores também são usados ​​para controle automático de contraste e brilho em televisores e smartphones.
• Para projetar fotorresistores de chave controlada por proximidade.

Devido à proibição do cádmio na Europa, o uso de fotorresistores Cds e Cdse é restrito. Os fotorresistores podem ser facilmente implementados e conectados a microcontroladores.

Esses dispositivos estão disponíveis no mercado como sensores IC. Eles estão disponíveis como sensores de luz ambiente, sensores de luz para digitais, LDR, etc ... Alguns dos produtos mais usados ​​são o sensor de luz OPT3002, sensor de luz passiva LDR, etc ... As características elétricas, especificações, etc. do OPT3002 podem ser encontradas em a folha de dados fornecida por instrumentos texas. Podemos usar fotoresistores como alternativa aos fotodiodos? O que faz a diferença?