광 센서 – 작동 원리, 유형 및 적용

일반적으로 광 센서는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하며 스마트 기기, 농업 및 보안과 같은 여러 분야에 적용 가능합니다.

오늘 우리는 다양한 유형의 광 센서와 그 작동 원리에 대해 논의할 것입니다.

광 센서란 무엇입니까?

광 센서는 광자(적외선 또는 가시광선과 같은 빛 에너지)를 전기 신호(전자)로 변환하는 수동 광전 장치입니다.

전기 신호 출력은 종종 광 스펙트럼 범위에서 복사 에너지를 측정한 후 광 강도를 나타냅니다.

광 센서는 어떻게 작동합니까?

모든 광 센서 유형의 작동 원리는 입력 광 에너지에 대한 응답으로 전압/전류를 생성하는 것입니다. 그러나 그들은 특히 다른 작동 모드를 가지고 있습니다.

이제 다음 섹션에서 특정 광 센서의 다양한 작동 원리를 살펴보겠습니다.

광 센서 유형

여기에는 다음이 포함됩니다.

감광기(LDR)

(포토레지스터)

LDR(Light-Dependent Resistor)(포토레지스터)은 광 센서 회로에 적용할 수 있는 주요 광 센서입니다.

포토레지스트를 구성하는 부품은 고저항 광전도 물질인 황화카드뮴 셀입니다. 또한 세포는 근적외선 및 가시광선에 대해 높은 감도를 가지고 있습니다.

작동 원리

종종 포토 레지스터는 일반 레지스터와 유사하게 작동합니다. 그러나 포토레지스터의 전기 저항 변화는 노출되는 빛의 양에 따라 달라집니다.

그러므로;

광원의 광도가 낮으면 황화카드뮴 셀 사이에 더 높은 저항이 있습니다. 그 반대도 마찬가지입니다.

대부분 가로등과 같은 응용 프로그램에서 위의 작동 원리를 알 수 있습니다. 이러한 경우 더 높은 광도 때문에 더 낮은 저항이 있으므로 낮에는 빛이 생성되지 않습니다.

포토다이오드

(포토다이오드)

포토다이오드 또는 포토센서는 두 번째 광센서 유형입니다.

저항 변화에 따라 작동하는 포토레지스터와 달리 포토다이오드는 빛에 대한 적응이 복잡합니다. 대신 빛의 수준을 전류 흐름으로 변경합니다.

제조업체는 게르마늄 및 실리콘 재료로 포토다이오드를 만듭니다. 센서에는 표면적, 내장 렌즈 및 광학 필터도 있습니다.

작동 원리

광선이 포토다이오드에 닿으면 전자가 느슨해집니다. 결과적으로 전류의 흐름을 허용하는 전자 정공이 형성됩니다.

참고; 전류는 빛의 밝기에 정비례합니다. 따라서 더 밝은 빛은 더 강한 전류를 낳습니다.

응용 프로그램

작동 원리로 인해 빠른 빛 응답 변화가 있는 응용 프로그램에 대부분 적합합니다.

예는 다음과 같습니다.

분석 및 측정을 위한 장비와 같은 의료 응용 분야
연기 감지기 응용 프로그램 및 CD 플레이어와 같은 소비자 전자 제품.
가정 및 도로 표지판에 전력을 공급하기 위해 다결정 실리콘으로 만들어진 태양 전지가 있는 태양 전지판과 같은 태양 에너지 시스템

포토트랜지스터

(전압 포토트랜지스터)

이상적으로 광 트랜지스터는 전류 이득이 있는 증폭기와 광다이오드입니다. 증폭기는 전기적으로 연결되지 않은 베이스 영역이 큰 바이폴라 NPN 트랜지스터입니다. 그러나 일부는 빛의 감도를 조절하기 위해 전기적으로 연결되어 있을 수 있습니다. 게다가 대부분의 포토트랜지스터의 외부 케이스는 투명한 렌즈를 가지고 있거나 베이스 접합부에 빛을 집중시키기 위해 투명합니다.

추가 증폭은 광 트랜지스터에서 더 높은 광 감도(최대 50 또는 100배)를 초래합니다. 그러나 광다이오드에 비해 낮은 수준의 빛에 대한 감도가 부족합니다.

작동 원리는 포토다이오드와 유사합니다.

응용 프로그램 TV형 리모콘, 광선센서, 광절연기에 있다.