คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับ photoresistors: คำจำกัดความประเภทกลไกการทำงานและแอปพลิเคชัน

ในการสำรวจโลกที่น่าหลงใหลของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่การวิจัยและการประยุกต์ใช้ photoresistors เป็นบทที่ยอดเยี่ยมอย่างไม่ต้องสงสัยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เหมือนใครนี้มีบทบาทสำคัญในหลาย ๆ สาขาเนื่องจากมีความไวสูงต่อแสงตั้งแต่ระบบแสงอัตโนมัติไปจนถึงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนการใช้ photoresistors เป็นการผสมผสานที่สมบูรณ์แบบของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และหลักการทางแสงบทความนี้ดำเนินการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติและองค์ประกอบหลักการทำงานลักษณะโครงสร้างการเป็นตัวแทนสัญลักษณ์ประเภทและช่องว่างที่หลากหลายของการใช้งานของ photoresistors โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้มุมมองที่ครอบคลุมและลึก.เทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีที่ทันสมัย

เครื่องถ่ายภาพ

Photoresistors บางครั้งเรียกว่าตัวต้านทานที่ขึ้นอยู่กับแสง (LDRs), เจริญเติบโตบนหลักการของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เหมือนใครนี้ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานสูงโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะประกอบด้วยสารเช่นแคดเมียมซีลีน (CDSE), แคดเมียมซัลไฟด์ (CDS) หรือแม้แต่ซิลิกอน (SI) หรือเจอร์เมเนียม (GE)การเลือกวัสดุเหล่านี้ไม่ได้สุ่มโครงสร้างวงดนตรีของพวกเขาเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างผู้ให้บริการที่มีประสิทธิภาพภายใต้แสงทุกอย่างเกี่ยวกับความแม่นยำในการเลือก

โดยพื้นฐานแล้วลักษณะการกำหนดของ photoresistor คือความไวเฉียบพลันต่อแสงพวกเขามีความไวสูงต่อแสงดังนั้นเมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นค่าความต้านทานจะลดลง (ไม่กี่โอห์มจะหายไป)ดังนั้น photoresistor จึงกลายเป็นวัสดุที่มีความต้านทานต่ำเมื่อมีแสงสว่างสว่างและกลายเป็นวัสดุที่มีความต้านทานสูงเมื่อไม่มีแสง

ส่วนที่น่าสนใจที่สุด: การเปลี่ยนแปลงในการต่อต้านนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเข้มแสงPhotoresistors ทำมากกว่าทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับแสงพวกเขายังเป็นมาตรการที่แม่นยำของความเข้มแสงนอกจากนี้การปรับแต่งองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้สามารถปรับให้เข้ากับความยาวคลื่นแสงที่เฉพาะเจาะจงเพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานที่แตกต่างกัน

คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับคำจำกัดความของ photoresistors ประเภทกลไกการทำงานและแอปพลิเคชัน

การทำงานของ photoresistors เข้าถึงเข้าไปในอาณาจักรของกลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์โซลิดสเตตซึ่งมีทั้งที่ซับซ้อนและลึกซึ้งที่แกนกล้องจุลทรรศน์เราได้เห็นการเดินทางของรัฐพลังงานการเปลี่ยนแปลงกระบวนการนี้มีผลต่อการนำไฟฟ้าของวัสดุ

เมื่อแสงพบวัสดุช่างแสงเช่นแคดเมียมซีลีนด์หรือแคดเมียมซัลไฟด์โฟตอนแพ็คเก็ตพลังงานแสงเล็ก ๆ รวมกับอิเล็กตรอนวาเลนซ์โฟตอนแต่ละอันมีพลังงานและปริมาณพลังงานมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความยาวคลื่นของแสงยิ่งมีความยาวคลื่นยิ่งสูงขึ้นเท่านั้นหากโฟตอนมีพลังงานเพียงพอ (สูงถึงความยาวคลื่นเฉพาะหรือต่ำกว่า) มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนในแถบวาเลนซ์อิเล็กตรอนเหล่านี้กระโดดเมื่อตื่นเต้นพวกเขาเข้าสู่วงดนตรีนำออกจากช่วงอะตอมอิเล็กตรอนฟรีผลิตขึ้น

เมื่ออิเล็กตรอนวาเลนซ์ออกจากอะตอมมันจะออกจากช่องว่างซึ่งเราเรียกว่า "หลุม"ในสาขาฟิสิกส์ของโซลิดสเตตรูเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับประจุบวก

ในที่สุดอิเล็กตรอนฟรีจะมีกระแสไฟฟ้าเมื่อเคลื่อนที่อย่างอิสระหลุมเหล่านี้ยังมีกระแสไฟฟ้าและเคลื่อนที่ในแถบวาเลนซ์กระบวนการนี้ค่อยเป็นค่อยไปเนื่องจากแสงของตัวนำของโฟโตเซลล์เพิ่มขึ้นผู้ให้บริการที่มีประจุจะดำเนินการไฟฟ้ามากขึ้น

โดยทั่วไปปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโฟโตเซลล์ขึ้นอยู่กับจำนวนหลุมและอิเล็กตรอนฟรีที่มีอยู่นั่นคือยิ่งพลังงานแสงมากเท่าไหร่จำนวนอิเล็กตรอนและรูอิสระก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (ผู้ให้บริการประจุ)ต่อจากนั้นกระแสที่ไหลผ่าน LDR จะเพิ่มขึ้น

คุณสมบัติเชิงโครงสร้างของ photoresistor มีบทบาทสำคัญในการกำหนดฟังก์ชั่นเมื่อแนวคิดเกี่ยวกับ photoresistors มีสองประเด็นสำคัญที่เข้ามาเล่น: คุณสมบัติทางออพโตอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุและการแสวงหาการดูดซับแสงที่ดีที่สุดในขณะที่สร้างคู่อิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพแกนกลางของ photoresistor คือภูมิภาคเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวกึ่งฉูดฉาดส่วนประกอบนี้ฝังอยู่ในโครงสร้างแถบพลังงานอย่างประณีตและเป็นปัจจัยพื้นฐานของความไวของแสงของแสงต่อแสงของความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจง

ในการปรับเทียบการตอบสนองของโฟโตอิเล็กทริกอย่างประณีตเทคนิคที่พิถีพิถันที่เรียกว่ายาสลบจะใช้ในกระบวนการผลิตกระบวนการนี้แนะนำองค์ประกอบการติดตามเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์ทำให้ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนและโครงสร้างแถบพลังงานได้รับการปรับอย่างแม่นยำดังนั้นสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโฟโตอิเล็กทริกของ photoresistor

ในแง่ของการออกแบบทางกายภาพโดยทั่วไป Photoresistors จะมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่พื้นผิวที่กว้างใหญ่นี้อำนวยความสะดวกในการจับแสงที่ดีที่สุดรูปแบบที่ละเอียดอ่อนของเซลล์เซลล์แสงอาทิตย์ถูกแกะสลักลงบนพื้นผิวของพวกเขาขยายพื้นที่การเปิดรับแสงที่มีประสิทธิภาพพื้นที่รับแสงที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงการดูดซับโฟตอนที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้เกิดการตอบสนองและความไวที่เพิ่มขึ้น

ในการออกแบบของ photoresistor หน้าสัมผัสโลหะที่อยู่ในตำแหน่งที่มีกลยุทธ์ล้อมรอบพื้นที่ที่ใช้งานอยู่หน้าสัมผัสเหล่านี้มีวัตถุประสงค์สองประการ: ไม่เพียง แต่ทำหน้าที่เป็นสะพานไฟฟ้า แต่ยังช่วยลดความต้านทานในพื้นที่ที่ส่องสว่างด้วยการออกแบบเรียวของพวกเขาช่วยลดความต้านทานการสัมผัสและทำให้มั่นใจได้ว่าการไหลของกระแสไฟ

สัญลักษณ์นานาชาติ (ซ้าย) สัญลักษณ์อเมริกัน (ขวา)

ในสาขาไดอะแกรมวงจรอิเล็กทรอนิกส์การแสดงสัญลักษณ์ของ photoresistors เป็นองค์ประกอบสำคัญช่วยวิศวกรและช่างเทคนิคนำทางและตีความการออกแบบวงจรอย่างไรก็ตามมีความแตกต่างอย่างละเอียดในการเป็นตัวแทนระหว่างมาตรฐานสากลเช่นมาตรฐานคณะกรรมาธิการ Electrotechnical International (IEC) และมาตรฐานของสหรัฐอเมริกาเช่นมาตรฐานสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI)

ในมาตรฐานสากลเพื่อความเข้าใจและความทรงจำที่ดีขึ้น photoresistor ถูกปรากฎเป็นสัญลักษณ์ตัวต้านทานพื้นฐานตกแต่งด้วยลูกศรแนวทแยงมุมผ่านศูนย์กลางของมันลูกศรนี้เป็นมากกว่าแค่เส้นมันเป็นสัญลักษณ์ของการไหลบ่าเข้ามาของแสงนี่คือการรับรู้ของแสงภายนอกที่เข้าใกล้ตัวต้านทานจุดมุ่งหมายคือความชัดเจนและความเก่งกาจซึ่งเป็นจุดเด่นของสัญลักษณ์สากลเหล่านี้

มาตรฐานอเมริกันใช้สัญกรณ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยที่นี่ Photoresistor ยังคงยืมสัญลักษณ์ตัวต้านทานพื้นฐานอย่างไรก็ตามสิ่งที่ทำให้มันมีความโดดเด่นคือลูกศรของมัน - ไฟและชี้ไปด้านข้างนอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของแสงต่อลักษณะตัวต้านทานบ่อยครั้งที่ไดอะแกรมของสหรัฐอเมริกาเหล่านี้คุณจะพบ "LDR" (ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแสง) ที่จารึกไว้ใกล้เคียงซึ่งเป็นเครื่องเตือนความจำที่เป็นข้อความที่ทำให้ฟังก์ชั่นของมันชัดเจน

การขุดลึกลงไปในอดีตไดอะแกรมวงจรเก่านำเสนอภาพที่แตกต่างกันPhotoresistors บางครั้งอธิบายว่าเป็นตัวต้านทานที่มีเส้นซิกแซกการเป็นตัวแทนนี้เป็นเรื่องธรรมดาน้อยกว่าทุกวันนี้มันเป็นเสียงกระซิบของอดีตและยังคงมีอยู่ในวรรณคดีอิเล็กทรอนิกส์ที่เก่ากว่าและบทช่วยสอน

การเป็นตัวแทนของ photoresistors ในไดอะแกรมวงจรร่วมสมัยได้พัฒนาไปสู่รูปแบบที่เป็นเอกภาพมากขึ้นสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่คุ้นเคยเป็นสัญลักษณ์สากลสำหรับตัวต้านทานทั่วไปรวมถึงลูกศรเพื่อเป็นตัวแทนของแสงการแสดงออกที่ทันสมัยนี้มีทั้งความเข้าใจง่ายและเข้าใจง่ายและกลายเป็นมาตรฐานสำหรับการสื่อสารระหว่างประเทศ

ประเภท photoresistor

Photoresistors มีฟังก์ชั่นที่น่าสนใจและส่วนใหญ่จัดประเภทตามประเภทของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ทางเลือกของวัสดุเป็นตัวกำหนดความเหมาะสมและประสิทธิภาพของพวกเขาโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะแบ่งออกเป็นสองประเภทที่แตกต่างกัน: photoresistors ที่แท้จริงและ photoresistors epitaxialแต่ละประเภทจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์แกะสลักช่องของตัวเองในพื้นที่แอปพลิเคชันและลักษณะประสิทธิภาพ

photoresistor ที่แท้จริง:

ในโลกของ photoresistors ที่แท้จริงความบริสุทธิ์เป็นกุญแจสำคัญประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์เช่นเจอร์เมเนียม (GE) และซิลิคอน (SI) อุปกรณ์เหล่านี้เป็นการศึกษาอย่างง่ายสถานะบริสุทธิ์ของพวกเขายังคงมีจำนวนอิเล็กตรอนวาเลนซ์คงที่แต่มันเป็นการดำเนินการของพวกเขาที่ทำให้พวกเขาแตกต่าง: พวกเขาทำงานโดยไม่ต้องยาสลบในความมืดช่องว่างพลังงานขนาดใหญ่ระหว่างวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้าให้วัสดุเหล่านี้ความต้านทานสูงการปิดกั้นสายการบินฟรีเช่นอิเล็กตรอนและหลุมทำให้พวกเขาสว่างขึ้นและฉากเปลี่ยนไปพลังงานโฟตอนผลักอิเล็กตรอนวาเลนซ์เข้าไปในแถบการนำปล่อยอิเล็กตรอนและหลุมอย่างไรก็ตาม photoresistors ที่แท้จริงยังมีข้อ จำกัด ของพวกเขาเนื่องจากสระว่ายน้ำอิเล็กตรอนที่ จำกัด ในเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์จำนวนผู้ให้บริการที่สร้างขึ้นภายใต้แสงยังคงมี จำกัดข้อ จำกัด นี้หมายถึงการตอบสนองทางแสงน้อยลงอย่างไรก็ตามความเสถียรสูงและการตอบสนองความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แม่นยำบางอย่าง

photoresistor epitaxial:

ในทางตรงกันข้าม photoresistors epitaxial มีความซับซ้อนมากขึ้นพวกเขากล้าหาญเกินกว่าความบริสุทธิ์และเพิ่มวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เจือที่นี่องค์ประกอบการติดตามเช่นฟอสฟอรัสหรือโบรอนถูกนำเข้าสู่เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเปลี่ยนคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างมากมีสองประเภทของการเติม: n-type, อุดมไปด้วยอิเล็กตรอนฟรีพิเศษหรือ p-type, อุดมไปด้วยหลุมพิเศษกระบวนการนี้จะเพิ่มจำนวนผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายฟรีที่มีอยู่เพิ่มความเป็นตัวนำแม้ไม่มีการป้อนพลังงานภายนอกในการปรากฏตัวของแสงวัสดุที่เจือเหล่านี้ไม่เพียง แต่พึ่งพากลไกการสร้างผู้ให้บริการภายใน แต่ยังได้รับจากอะตอมยาสลบผลเสริมฤทธิ์กันนี้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญผู้ให้บริการทั้งหมดภายใต้การส่องสว่างส่งผลให้การลดความต้านทานลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะการส่องสว่างที่ต่ำกว่าphotoresistors epitaxial เปล่งประกายด้วยการตอบสนองและความไวที่ยอดเยี่ยมพวกเขาเป็นที่ต้องการสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการตอบสนองที่สูงและความสามารถในการตรวจจับแสงน้อยเช่นระบบรักษาความปลอดภัยและการควบคุมแสงไฟยามค่ำคืน

ไฟถนนในเวลากลางคืน

เป็นที่รู้จักในเรื่องความไวแสงและการออกแบบที่เรียบง่าย Photoresistors ได้พบสถานที่ของพวกเขาในแอพพลิเคชั่นมากมายมาขุดความซับซ้อนทางเทคนิคของการใช้งานเฉพาะบางอย่าง
ในสาขาระบบไฟควบคุมอัตโนมัติ photoresistors เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้พิจารณาไฟถนนอัตโนมัติ: เมื่อพลบค่ำและหรี่แสงแดดโดยรอบความต้านทานของไฟกระชากการเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เกิดวงจรควบคุมทำให้ไฟถนนส่องสว่างทั้งคืน

ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์และกระดุมถนนพลังงานแสงอาทิตย์ยังต้องพึ่งพาโฟโต้พวกเขาวัดความเข้มของแสงแดดและประจุปรับแต่งและรอบการปลดปล่อยเพื่อการใช้พลังงานที่ดีที่สุดในการถ่ายภาพส่วนประกอบเหล่านี้มีความสำคัญในระบบวัดแสงของกล้องพวกเขาปรับเทียบการตั้งค่าการเปิดรับแสง (เช่นรูรับแสงและความเร็วชัตเตอร์) เพื่อให้แน่ใจว่าทุกภาพมีแสงสว่างอย่างสมบูรณ์โดยไม่คำนึงถึงสภาพแสง

Photoresistors ยังมีบทบาทในการผลิตภาพยนตร์และวิดีโอพวกเขาปรับความสว่างของการติดตั้งไฟที่หลากหลายซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ภาพที่ต้องการ

ในระบบอัตโนมัติในบ้านพบว่า photoresistors อยู่ในม่านอัตโนมัติและไฟกลางคืนเพื่อปรับการทำงานของอุปกรณ์ตามแสงโดยรอบในภาคการค้าพวกเขาควบคุมแสงบิลบอร์ดนาฬิกากลางแจ้งและวิทยุนาฬิกาปรับโหมดความสว่างและโหมดการแสดงผลตามการเปลี่ยนแปลงของแสงโดยรอบ

ระบบรักษาความปลอดภัยยังใช้ photoresistors ในสัญญาณเตือนควันและขโมยเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติในแสงในสัญญาณเตือนควันพวกเขารู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงในการกระเจิงแสงหรือการปิดกั้นที่เกิดจากควันพวกเขาถูกใช้โดยระบบควบคุมการเข้าถึงและเครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหวเพื่อรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของแสงเนื่องจากการเคลื่อนไหวของมนุษย์

สาขาดาราศาสตร์อินฟราเรดไม่ได้ถูกทิ้งไว้เช่นกันที่นี่ Photoresistors โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่มีความยาวคลื่นอินฟราเรดไกลไกลออกไปทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับการสังเกตรังสีอินฟราเรดของร่างกายท้องฟ้า

ในการตั้งค่าอุตสาหกรรม photoresistors ตรวจสอบเปลวไฟระบุการปล่อยความยาวคลื่นเฉพาะในฐานะเซ็นเซอร์พวกเขาช่วยในการวางแผนเส้นทางการหลีกเลี่ยงอุปสรรคและการตรวจจับสิ่งแวดล้อมโรงงานอัตโนมัติพึ่งพาพวกเขาเพื่อควบคุมแสงไฟประกอบการปรับสภาพแสงแบบไดนามิกเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน

Photoresistors เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นประโยชน์ต่อเทคโนโลยีแสงเนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดมีให้บริการอย่างกว้างขวางจากผู้จัดจำหน่ายส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และคุ้มค่าพวกเขาอาจมีความแม่นยำน้อยกว่า แต่ก็ยังดีพอที่จะให้บริการอุปกรณ์ไฟฟ้าการวนซ้ำของ Photoresistor แต่ละครั้งมีข้อได้เปรียบที่ไม่ซ้ำกันและสามารถปรับแต่งได้อย่างรอบคอบสำหรับสถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันโดยสรุป Photoresistors ไม่เพียง แต่เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ แต่ยังเป็นเครื่องมือสำคัญในการเปิดเผยและควบคุมความซับซ้อนของพลังงานแสงเพื่อให้มั่นใจถึงความสำคัญที่ยาวนานในวิถีทางเทคโนโลยี

ข้างต้นเป็นเนื้อหาทั้งหมดของบทความนี้ฉันหวังว่ามันจะเป็นประโยชน์กับโครงการของคุณหากคุณมีคำถามหรือความคิดเห็นใด ๆ คุณสามารถติดต่อเราได้ตลอดเวลา