Fotorezystor

Fotorezystor

Fotorezystor, znany również jako fotoopornik, to półprzewodnikowy element elektroniczny, którego rezystancja zmienia się w zależności od natężenia padającego na niego promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak światło widzialne czy podczerwień. W ciemności jego rezystancja może osiągać megaomy, natomiast przy silnym oświetleniu spada do kilku omów.

Budowa

Fotorezystory składają się z cienkowarstwowych ścieżek półprzewodnikowych umieszczonych na dielektrycznym podłożu. Wytworzona część robocza jest fotoprzewodząca, a do niej dołączone są metalowe elektrody, które umożliwiają zasilanie elementu. Obudowa fotorezystora ma okienko, które przepuszcza promieniowanie.

W produkcji używa się różnych materiałów półprzewodnikowych, takich jak siarczek kadmu (CdS), siarczek ołowiu (PbS) czy selenek ołowiu (PbSe). Fotorezystory dzieli się na dwa typy: samoistne (z czystych materiałów, np. krzem, german) i domieszkowane (z dodatkiem innych pierwiastków).

Zasada działania

Fotorezystory działają na zasadzie efektu fotoelektrycznego, gdzie padające fotony przekształcają energię w pary elektron-dziura, co zwiększa konduktancję materiału. W przypadku materiałów domieszkowanych, zjawisko to zachodzi przy dłuższych falach świetlnych, co zwiększa ich czułość.

Natężenie prądu w fotorezystorze opisuje wzór:
$I\; =\; b\; \backslash cdot\; U\; +\; d\; \backslash cdot\; U\; \backslash cdot\; \backslash Phi^\backslash beta$, gdzie U to napięcie, a Φ to strumień świetlny.

Parametry fotorezystora

• Rezystancja ciemna (R_o) – rezystancja w ciemności.
• Rezystancja jasna (R_E) – rezystancja przy oświetleniu.
• Napięcie maksymalne (U_max) – maksymalne napięcie pracy.
• Maksymalna moc (P_max) – moc bez uszkodzeń.
• Charakterystyka rezystancyjno-oświetleniowa – zależność rezystancji od natężenia oświetlenia.
• Charakterystyka widmowa – czułość przy danej długości fali.
• Charakterystyka prądowo-napięciowa – zależność prądu od napięcia.

Zastosowanie

Fotorezystory znajdują zastosowanie w różnych urządzeniach, takich jak budziki, alarmy, systemy przeciwpożarowe oraz lampki nocne. Używane są także w detekcji światła, np. w lampach ulicznych, oraz w systemach bezpieczeństwa.

Fotorezystory na bazie siarczku ołowiu i antymonku indu są stosowane w detekcji promieniowania podczerwonego w astronomii i spektroskopii.

Zalety i wady

• Zalety:
  • Niezawodność działania
  • Niska cena
  • Duża obciążalność prądowa
• Wady:
  • Wrażliwość na temperaturę
  • Duża bezwładność czasowa

Bibliografia

• Andrzej Michalski: Przetworniki i sensory. Preskrypt.
• Witold Skowroński: Elementy optoelektroniczne.
• Andrzej Chochowski: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektryków: podręcznik, Część 2