Фоторезистор (также известный как светозависимый резистор , LDR или фотопроводящая ячейка ) — это пассивный компонент, сопротивление которого уменьшается в результате увеличения яркости (света) на его чувствительной поверхности, другими словами, он проявляет фотопроводимость . Фоторезистор может использоваться в светочувствительных детекторных схемах и активируемых светом и темнотой коммутационных схемах, выступая в качестве полупроводникового сопротивления. В темноте фоторезистор может иметь сопротивление до нескольких мегаом (МОм), в то время как на свету он может иметь сопротивление до нескольких сотен ом. Если падающий на фоторезистор свет превышает определенную частоту , фотоны, поглощаемые полупроводником, дают связанным электронам достаточно энергии для перехода в зону проводимости . Образующиеся свободные электроны (и их партнеры- дырки ) проводят электричество, тем самым снижая сопротивление . Диапазон сопротивления и чувствительность фоторезистора могут существенно различаться у разных устройств. Более того, уникальные фоторезисторы могут существенно по-разному реагировать на фотоны в определенных диапазонах длин волн.
Фотоэлектрическое устройство может быть как собственным, так и примесным. Собственный полупроводник имеет собственные носители заряда и не является эффективным полупроводником (как кремний). В собственных устройствах большинство доступных электронов находятся в валентной зоне , и, следовательно, фотон должен иметь достаточно энергии, чтобы возбудить электрон по всей запрещенной зоне . Примесные устройства имеют примеси, также называемые легирующими веществами , добавленные с энергией основного состояния, которая ближе к зоне проводимости; поскольку электронам не нужно прыгать так далеко, для срабатывания устройства достаточно фотонов с более низкой энергией (то есть с более длинными длинами волн и более низкими частотами). Если в образце кремния некоторые атомы заменены атомами фосфора (примесями), то для проводимости будут доступны дополнительные электроны. Это пример примесного полупроводника . [1]
Фоторезистор менее чувствителен к свету, чем фотодиод или фототранзистор . Последние два компонента являются настоящими полупроводниковыми приборами , тогда как фоторезистор — это пассивный компонент, не имеющий PN-перехода . Фотосопротивление любого фоторезистора может значительно варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды, что делает их непригодными для приложений, требующих точного измерения или чувствительности к световым фотонам.
Фоторезисторы также демонстрируют определенную степень задержки между воздействием света и последующим уменьшением сопротивления, обычно около 10 миллисекунд. Время задержки при переходе из освещенной среды в темную еще больше, часто до одной секунды. Это свойство делает их непригодными для обнаружения быстро мигающих огней, но иногда используется для сглаживания реакции сжатия аудиосигнала. [2]
Фоторезисторы бывают разных типов. Недорогие элементы на основе сульфида кадмия (CdS) можно найти во многих потребительских товарах, таких как экспонометры для камер, радиочасы, устройства сигнализации (как детектор светового луча), ночники , уличные часы, солнечные уличные фонари и солнечные дорожные столбы и т. д.
Фоторезисторы можно размещать в уличных фонарях для управления включением света. Окружающий свет, падающий на фоторезистор, заставляет уличный фонарь выключаться. Таким образом, экономится энергия, поскольку свет включается только в темное время суток.
Фоторезисторы также используются в лазерных системах безопасности для обнаружения изменения интенсивности света при прохождении человека или объекта через лазерный луч.
Они также используются в некоторых динамических компрессорах вместе с небольшой лампой накаливания или неоновой лампой , или светодиодом для управления снижением усиления. Распространенное использование этого приложения можно найти во многих гитарных усилителях , которые включают в себя встроенный эффект тремоло , поскольку колеблющиеся световые узоры управляют уровнем сигнала, проходящего через схему усилителя.
Использование фоторезисторов CdS и CdSe [3] строго ограничено в Европе из-за запрета RoHS на кадмий .
Для средней инфракрасной области спектра используются LDR (светозависимые резисторы) на основе сульфида свинца (PbS) и антимонида индия (InSb). Фотопроводники Ge : Cu являются одними из лучших доступных детекторов дальнего инфракрасного диапазона и используются в инфракрасной астрономии и инфракрасной спектроскопии .
