Czujniki światła

Dosyć popularną grupą są czujniki światła, zależnie od typu czujniki w różny sposób pokazują jakie natężenie światła pada na nie. Podstawowymi czujnikami są: fotorezystor, fotodioda, fototranzystor i właśnie te czujniki opiszę w tym artykule.

Fotorezystor

Jest to element, którego rezystancja ulega zmianie zależnie od ilości padającego światła.

fotorezystor

fotorezystor2

Fotorezystor wykonuje się w postaci cienkich półprzewodnikowych warstw monochromatycznych lub polichromicznych naniesionych na izolację, na przykład szkło. Materiał światłoczuły rozdzielają dwie grzebieniowe elektrody. Na powierzchni umieszcza się okienko, które zabezpiecza fotorezystor przed uszkodzeniem.

fotorezystor3

Podstawowe parametry fotorezystora:

  • prąd fotoelektryczny – różnica całkowitego prądu płynącego przez fotorezystor i prądu ciemnego (prąd płynący przy braku oświetlenia)
  • czułość widmowa – zależność rezystancji od natężenia oświetlenia
  • rezystancja rezystora – jest zależna od wymiarów składowych elementów

Zależnie od wykorzystanych materiałów fotorezystor jest czuły na inną długość fali λ, co wpływa na inne zastosowanie danego elementu.

Zastosowania fotorezystora:

  • pomiar natężenia oświetlenia
  • pomiar temperatury
  • pomiar zanieczyszczeń w zbiornikach wodnych

Fotodioda

To element podobny do zwykłej diody krzemowej, z tym, że ma soczewkę odsłaniającą jeden z obszarów złącza. W jej standardowym układzie pracy polaryzuje się ją zaporowo. Kiedy na diodę nie pada światło, to płynie przez nią bardzo mały prąd ciemny, dopiero po oświetleniu zaczyna płynąć prąd fotoelektryczny, co objawia się znacznym wzrostem prądu jasnego.

fotodioda_symbol

fotodioda

Kiedy fotodioda zostaje oświetlona, w pobliżu powierzchni generują się pary dziura-elektron. Obszar ładunku przestrzennego i związana z nim bariera potencjału umożliwia przepływ nośników większościowych, a nośniki mniejszościowe dyfundują do obszaru ładunku przestrzennego, gdzie są przyśpieszane i pokonują złącze.

fotodioda_budowa

Zastosowanie fotodiody:

  • układy pomiarowe wielkości elektrycznych i nieelektronicznych
    • odległości
    • wymiarów
    • częstotliwości
    • amplitudy drgań
    • naprężeń
    • stężeń roztworów
  • układy komunikacji optycznej (światłowody)
  • układy zdalnego sterowania

Fototranzystor

Ten element w budowie wewnętrznej nie różni się zbytnio od tranzystora bipolarnego. Jedyną różnicą jest to, że baza nie jest sterowania prądem, a światłem. Ten fragment złącza jest odsłonięty, tak jak to było w przypadku fotodiody.

fototranzystor_symbol

fototranzystor

Przez fototranzystor nieoświetlony przy właściwej polaryzacji i określonych wartościach
napięcia U CE płynie prąd ciemny ICE(o) . Pod wpływem energii promieniowania nośniki mniejszościowe bazy przepływają do kolektora, ale znacznie intensywniejszy jest strumień
elektronów przenikający złącze emiter-baza i kierowany w stronę kolektora. W ten sposób
zachodzi wewnętrzne wzmocnienie prądu fotoelektrycznego, nawet do 700 razy. Prąd jasny
I CE oświetlonego fototranzystora jest sumą prądu ciemnego i wzmocnionego prądu fotoelektrycznego zależnego od strumienia promieniowania.

fototranzystor_budowa

Zastosowanie fotorezystora:

  • układy automatyki
  • układy zdalnego sterowania
  • układy pomiarowe

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.