감광기 – 작동, 유형 및 응용 프로그램

빛 전자기 복사의 한 형태입니다. 전자기 스펙트럼은 빛이 일반적으로 가시 스펙트럼을 나타내는 많은 대역으로 나뉩니다. 그러나 물리학에서 감마선, X선, 마이크로파 및 전파도 빛으로 간주됩니다. 가시광선 스펙트럼은 적외선 스펙트럼과 자외선 스펙트럼 사이에 있는 400-700 나노미터 범위의 파장을 가지고 있습니다. 빛은 광자의 형태로 에너지를 전달합니다. 이 광자가 다른 입자와 접촉하면 충돌로 인해 에너지가 전달됩니다. 이 빛의 원리를 이용하여 포토다이오드, 포토레지스터, 태양광 패널 등과 같은 유용한 제품이 많이 발명되었습니다.

포토레지스터란 무엇입니까?

빛은 파동 입자 이중성을 가지고 있습니다. 즉, 빛은 입자와 파동의 성질을 모두 가지고 있습니다. 빛이 반도체 물질에 떨어지면 빛에 존재하는 광자가 전자에 의해 흡수되어 더 높은 에너지 대역으로 여기됩니다.

포토레지스터는 입사하는 빛에 따라 저항값이 달라지는 일종의 빛 의존형 저항기입니다. 이러한 포토레지스터는 입사광의 강도가 증가함에 따라 저항값이 감소하는 경향이 있습니다.

포토레지스터는 광전도성을 나타냅니다. 이들은 포토다이오드 및 포토트랜지스터에 비해 감광성이 낮은 장치입니다. 감광기의 감광도는 주변 온도의 변화에 ​​따라 달라집니다.

작동 원칙

포토레지스터에는 포토다이오드와 같은 P-N 접합이 없습니다. 수동 부품입니다. 이들은 고저항 반도체 재료로 구성됩니다.

포토레지스터에 빛이 입사하면 광자가 반도체 재료에 흡수됩니다. 광자의 에너지는 전자에 의해 흡수됩니다. 이 전자가 결합을 끊기에 충분한 에너지를 얻으면 전도대로 점프합니다. 이로 인해 포토 레지스터의 저항이 감소합니다. 저항이 감소하면 전도도가 증가합니다.

포토레지스터에 사용되는 반도체 재료의 종류에 따라 저항 범위와 감도가 다릅니다. 빛이 없을 때 포토레지스터는 메가옴 단위의 저항 값을 가질 수 있습니다. 그리고 빛이 있는 동안 저항은 수백 옴으로 감소할 수 있습니다.

감광기 유형

포토레지스터 설계에 사용되는 반도체 재료의 특성에 따라 외부 포토레지스터와 내부 포토레지스터의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 이러한 반도체는 파장 조건에 따라 다르게 반응합니다.

고유 포토레지스트는 고유 반도체 재료를 사용하여 설계되었습니다. 이러한 진성 반도체에는 자체 전하 캐리어가 있습니다. 전도대에는 자유 전자가 없습니다. 가전자대에 구멍이 있습니다.

따라서 진성 반도체에 존재하는 전자를 여기시키려면 가전자대에서 전도대까지 전체 밴드갭을 통과할 수 있도록 충분한 에너지를 제공해야 합니다. 따라서 장치를 트리거하려면 더 높은 에너지의 광자가 필요합니다. 따라서 Intrinsic 포토레지스터는 더 높은 주파수의 빛 감지를 위해 설계되었습니다.

반면, 외부 반도체는 진성 반도체에 불순물을 도핑하여 형성됩니다. 이러한 불순물은 전도를 위한 자유 전자 또는 정공을 제공합니다. 이 자유 전도체는 전도대에 가까운 에너지 대역에 있습니다. 따라서 약간의 에너지로 인해 전도대로 점프할 수 있습니다. 외부 포토레지스트는 더 긴 파장과 더 낮은 주파수의 빛을 감지하는 데 사용됩니다.

조도가 높을수록 포토레지스터의 저항 강하가 커집니다. 포토레지스터의 감도는 적용된 빛의 파장에 따라 달라집니다. 파장이 충분하지 않고 장치가 트리거되면 장치가 빛에 반응하지 않습니다. 외부 포토레지스트는 적외선에 반응할 수 있습니다. 고유한 포토레지스터는 더 높은 주파수의 광파를 감지할 수 있습니다.

포토레지스터의 상징

감광기는 빛의 유무를 나타내는 데 사용됩니다. LDR로 쓰기도 합니다. 이들은 일반적으로 Cds, Pbs, Pbse 등으로 구성됩니다. 이러한 장치는 온도 변화에 민감합니다. 따라서 광량을 일정하게 유지하더라도 포토레지스터에서 저항의 변화를 볼 수 있습니다.

포토레지스터의 응용

포토레지스터의 저항은 광도의 비선형 함수입니다. 포토레지스터는 포토다이오드나 포토트랜지스터만큼 빛에 민감하지 않습니다. 포토 레지스터의 일부 응용 프로그램은 다음과 같습니다-

• 광센서로 사용됩니다.
• 빛의 강도를 측정하는 데 사용됩니다.
• 야간 조명 및 사진 조명 측정기는 포토레지스터를 사용합니다.
• 지연 속성은 오디오 압축기 및 외부 감지에 사용됩니다.
• 감광 저항기는 알람 시계, 실외 시계, 태양열 가로등 등에서도 찾을 수 있습니다.
• 적외선 천문학 및 적외선 분광법은 또한 중적외선 스펙트럼 영역을 측정하기 위해 포토레지스터를 사용합니다.

포토레지스터 기반 프로젝트

감광 저항기는 많은 애호가에게 편리한 장치였습니다. 포토레지스터를 기반으로 한 많은 새로운 연구 논문과 전자 프로젝트가 있습니다. 포토레지스터는 의료, 임베디드 및 천문학 분야에서 새로운 응용 분야를 발견했습니다. 포토레지스터를 사용하여 설계된 프로젝트 중 일부는 다음과 같습니다-

• 포토레지스터 기반의 학생 제작 광도계 및 염료의 법의학 분석에 대한 응용
• 착용 가능한 이미지 감지 애플리케이션을 위한 생체 적합성 유기 저항 메모리와 포토레지스트의 통합
• 스마트폰으로 포토게이트 타이밍
• 간단한 음향 광학 이중 제어 회로의 설계 및 구현.
• 광원 위치 감지 시스템.
• 외부 광원에 의해 소리가 들리고 방향이 제어되는 모바일 로봇.
• 건물 및 시스템의 열역학적 분석을 위한 오픈 소스 모니터링 시스템 설계
• 과열 보호 장치.
• 전자파를 감지하는 장치입니다.
• 농업용 자동 이중 축 태양열 잔디 깎기
• 현장 모니터링 시스템용 LED를 사용한 물 탁도 감지 메커니즘.
• 빛에 의해 유도되는 발광 키보드는 포토레지스터를 사용하여 설계되었습니다.
• 사물 인터넷 기반의 모스 부호를 사용한 새로운 전자 잠금 장치
• 포토레지스터를 사용한 스마트 시티용 가로등 시스템.
• 컴퓨터 제어 디튜너블 마커를 사용하여 MRI 중재 장치를 추적합니다.
• 라이트 활성화 블라인드에 사용됩니다.
• 포토레지스터는 TV와 스마트폰의 자동 대비 및 밝기 제어에도 사용됩니다.
• 근접 제어 스위치 포토레지스터의 설계에 사용됩니다.

유럽의 카드뮴 금지로 인해 Cds 및 Cdse 포토레지스터의 사용이 제한됩니다. 포토레지스터는 쉽게 구현하고 마이크로컨트롤러와 인터페이스할 수 있습니다.

이러한 장치는 IC 센서로 시장에서 사용할 수 있습니다. 주변광 센서, 광-디지털 센서, LDR 등으로 제공됩니다. 널리 사용되는 제품 중 일부는 OPT3002 광 센서, LDR 수동 광 센서 등입니다. OPT3002의 전기적 특성, 사양 등은 다음에서 찾을 수 있습니다. 텍사스 인스트루먼트에서 제공하는 데이터 시트. 포토 다이오드의 대안으로 포토 레지스터를 사용할 수 있습니까? 무엇이 차이를 만드는가?