Fotorresistor - Funcionamiento, tipos y aplicaciones

Light es una forma de radiación electromagnética. El espectro electromagnético se divide en muchas bandas de las cuales la Luz generalmente se refiere al Espectro Visible. Pero en física, los rayos gamma, los rayos X, las microondas y las ondas de radio también se consideran Luz. El espectro de luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400-700 nanómetros, que se encuentran entre el espectro de rayos infrarrojos y el espectro ultravioleta. La luz transporta energía en forma de fotones. Cuando estos fotones entran en contacto con otras partículas, la energía se transfiere debido a la colisión. Haciendo uso de este principio de luz, se inventaron muchos productos útiles como fotodiodos, fotorresistores, paneles solares, etc.

¿Qué es un fotorresistor?

La luz tiene una naturaleza de dualidad onda-partícula. Lo que significa que la luz tiene una naturaleza tanto de partículas como de ondas. Cuando la luz incide sobre un material semiconductor, los fotones presentes en la luz son absorbidos por electrones y se excitan a bandas de mayor energía.

Un fotorresistor es un tipo de resistor dependiente de la luz que varía sus valores de resistencia según la luz que incide sobre él. Estos fotorresistores tienden a disminuir sus valores de resistencia con un aumento en la intensidad de la luz incidente.

Los fotorresistores exhiben fotoconductividad. Estos son dispositivos menos fotosensibles en comparación con los fotodiodos y fototransistores. La fotorresistividad de un fotorresistor varía con los cambios en la temperatura ambiente.

Principio de funcionamiento

El fotorresistor no tiene una unión P-N como los fotodiodos. Es un componente pasivo. Estos están hechos de materiales semiconductores de alta resistencia.

Cuando la luz incide en el fotorresistor, los fotones son absorbidos por el material semiconductor. La energía del fotón es absorbida por los electrones. Cuando estos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace, saltan a la banda de conducción. Debido a esto, la resistencia del fotorresistor disminuye. Con la disminución de la resistencia, la conductividad aumenta.

Dependiendo del tipo de material semiconductor utilizado para la fotorresistencia, su rango de resistencia y sensibilidad difieren. En ausencia de luz, el fotorresistor puede tener valores de resistencia en megaohmios. Y durante la presencia de luz, su resistencia puede disminuir a unos pocos cientos de ohmios.

Tipos de fotorresistores

Dependiendo de las propiedades del material semiconductor usado para diseñar un fotorresistor, estos se clasifican en dos tipos:fotorresistores extrínsecos e intrínsecos. Estos semiconductores reaccionan de manera diferente bajo diferentes condiciones de longitud de onda.

Los fotorresistores intrínsecos están diseñados con material semiconductor intrínseco. Estos semiconductores intrínsecos tienen sus propios portadores de carga. No hay electrones libres presentes en su banda de conducción. Contienen agujeros en la banda de valencia.

Entonces, para excitar los electrones presentes en un semiconductor intrínseco, desde la banda de valencia hasta la banda de conducción, se debe proporcionar suficiente energía para que puedan cruzar toda la banda prohibida. Por lo tanto, necesitamos fotones de mayor energía para activar el dispositivo. Por lo tanto, los fotorresistores intrínsecos están diseñados para la detección de luz de mayor frecuencia.

Por otro lado, los semiconductores extrínsecos se forman dopando semiconductores intrínsecos con impurezas. Estas impurezas proporcionan electrones libres o huecos para la conducción. Estos conductores libres se encuentran en la banda de energía más cercana a la banda de conducción. Por lo tanto, una pequeña cantidad de energía puede hacer que salten a la banda de conducción. Los fotorresistores extrínsecos se utilizan para detectar la luz de mayor longitud de onda y menor frecuencia.

Cuanto mayor sea la intensidad de la luz, mayor será la caída de resistencia del fotorresistor. La sensibilidad de los fotorresistores varía con la longitud de onda de la luz aplicada. Cuando no hay suficiente longitud de onda, suficiente dispara el dispositivo, el dispositivo no reacciona a la luz. Los fotorresistores extrínsecos pueden reaccionar a las ondas infrarrojas. Los fotorresistores intrínsecos pueden detectar ondas de luz de mayor frecuencia.

Símbolo del fotorresistor

Los fotorresistores se utilizan para indicar la presencia o ausencia de luz. También está escrito como LDR. Suelen estar formados por Cds, Pbs, Pbse, etc… Estos dispositivos son sensibles a los cambios de temperatura. Entonces, incluso cuando la intensidad de la luz se mantiene constante, se pueden ver cambios en la resistencia en los fotorresistores.

Aplicaciones del fotorresistor

La resistencia de la fotorresistencia es una función no lineal de la intensidad de la luz. Los fotorresistores no son tan sensibles a la luz como los fotodiodos o fototransistores. Algunas de las aplicaciones de los fotorresistores son las siguientes:

• Se utilizan como sensores de luz.
• Se utilizan para medir la intensidad de la luz.
• Los fotómetros de luz nocturna y de fotografía utilizan fotorresistores.
• Su propiedad de latencia se usa en compresores de audio y sensores externos.
• Los fotorresistores también se pueden encontrar en despertadores, relojes para exteriores, farolas solares, etc.
• La astronomía infrarroja y la espectroscopia infrarroja también utilizan fotorresistores para medir la región espectral del infrarrojo medio.

Proyectos basados ​​en fotorresistores

Los fotorresistores han sido un dispositivo útil para muchos aficionados. Se encuentran disponibles muchos trabajos de investigación nuevos y proyectos electrónicos basados ​​en fotorresistores. Los fotorresistores han encontrado nuevas aplicaciones en los campos médico, empotrado y astronómico. Algunos de los proyectos diseñados con fotorresistencia son los siguientes:

• Fotómetro construido por estudiantes basado en fotorresistores y su aplicación en el análisis forense de tintes.
• Integración de memoria resistiva orgánica biocompatible y fotorresistencia para aplicaciones de detección de imágenes portátiles.
• Momento de la puerta fotoeléctrica con un teléfono inteligente.
• Diseño e implementación de circuito de control dual acústico óptico simple.
• Sistema para la detección de la ubicación de la fuente de luz.
• El robot móvil encendido por sonido y controlado direccionalmente por una fuente de luz externa.
• Diseño de un sistema de monitoreo de código abierto para el análisis termodinámico de edificios y sistemas.
• Dispositivo de protección contra sobrecalentamiento.
• Dispositivo para detectar radiación electromagnética.
• Cortacésped automático de doble eje con energía solar para aplicaciones agrícolas.
• Mecanismo de detección de la turbidez del agua mediante LED para un sistema de monitoreo in situ.
• El teclado luminoso inducido por la luz está diseñado con fotorresistores.
• Cerradura electrónica novedosa que utiliza código morse basado en Internet de las cosas.
• Sistema de alumbrado público para ciudades inteligentes mediante fotorresistores.
• Seguimiento de dispositivos de intervención de resonancia magnética con marcadores desafinables controlados por computadora.
• Se utilizan en persianas que se activan con luz.
• Los fotorresistores también se utilizan para el control automático de contraste y brillo en televisores y teléfonos inteligentes.
• Para el diseño de interruptores fotorresistores controlados por proximidad se utilizan.

Debido a la prohibición del cadmio en Europa, el uso de fotorresistores Cds y Cdse está restringido. Los fotorresistores se pueden implementar e interconectar fácilmente con microcontroladores.

Estos dispositivos están disponibles en el mercado como sensores IC. Están disponibles como sensores de luz ambiental, sensores de luz a digital, LDR, etc… Algunos de los productos más utilizados son el sensor de luz OPT3002, sensor de luz pasivo LDR, etc… Las características eléctricas, especificaciones, etc. de OPT3002 se pueden encontrar en la hoja de datos proporcionada por texas instruments. ¿Podemos utilizar fotorresistores como alternativa a los fotodiodos? ¿Qué marca la diferencia?