ldrs とは:その構造と仕組みの簡単なガイド

ldrsとは何ですか？ LDR は、光依存抵抗器の頭字語です。この抵抗器は一般にフォトレジスターとして知られています。これは、抵抗が光の強度に依存するという原理に基づいて動作する特定のタイプの抵抗器です。さらに、この動作原理は光伝導原理として知られています。光伝導原理は、光が増加すると反対が減少することを説明しています。そうしないと、日光の量が減ると、抵抗が上昇します。

この記事では、LDR の動作、その構造、および電気エネルギー プロジェクトでのアプリケーションについて説明します。

LDR はどのように作られていますか?

重要なことに、この電子デバイスには、硫化カドミウム (CdS) のような感光性材料がジグザグ形状になっています。ただし、一部の地理的地域では、プロジェクトで硫化カドミウムを使用することを禁止しています。代わりに使用する他の感光性材料は、アンチモン化インジウム (InSb) と硫化鉛 (PbS) です。

ジグザグ線の両端には、2 つの金属接点があります。これらの接触は、エネルギーバンドを形成する LDR との接続を作成するのに役立ちます。特に、この主な機能は、光依存抵抗器をフォトトランジスタまたはフォトダイオードと区別します。また、この機能は、LDR が P-N ジャンクションを持たないことを意味します。

さらに、ジグザグ線は保護が必要なデリケートな素材です。したがって、ジグザグ形状の透明コーティングがこの保護を提供します。また、層は透明で、環境からの光が感光材料に浸透できるようになっています。

(透明コーティングを示す光抵抗器。)

LDR のタイプ

LDR には 2 つのタイプがあります。これらは、固有フォトレジスターと外部フォトレジスターです。特に、真性フォトレジスタは純粋な半導体材料を持っているため、2つのフォトレジスタは異なります。同時に、外因性フォトレジスターは、ドーピングを経ていくつかの不純物を含む半導体材料を使用します。

ゲルマニウムとシリコンは、純粋な半導体材料の例です。励起された入射光がこの半導体材料に当たると、領域内の電子がこのエネルギーを獲得します。次に、これらの電子がトリガーされ、一部は伝導帯に移動します。

不純な半導体は、外因性フォトレジスターを構成します。これらの不純物は、価電子帯の上に新しいエネルギー帯を作ることによって機能します。その結果、エネルギー ギャップが小さくなるため、伝導帯からの電子移動に必要な電力が少なくなります。

これらの抵抗器は両方とも光に依存します。したがって、自動街路灯、光センサー、または光量計を使用できます。また、これらの抵抗器は、光感度を必要とするアプリケーションで使用できます。

(フォトレジスターの画像)

光依存抵抗器の仕組み

基本的な理解

半導体がどのように機能するかを理解するには、良導体と絶縁体がどのように機能するかを知る必要があります。良い導体には、エネルギーを加えるとさまざまな方向に移動する多数の自由電子が含まれています。一方、絶縁体はより高い抵抗を持っているため、電子はほとんど含まれていません。その結果、電子の動きはありません。

しかし、LDRは半導体を使用しています。半導体には、ある領域から別の領域に移動できる電子がほとんどありません。さらに、ほとんどの半導体電子は、結晶格子内に抑制されているため、移動できません。その結果、これらの材料の状態により、非常に高い耐性が得られます。

(調光可変抵抗器LDR)

原理の説明

前述のように、LDR は光伝導の原理に従います。この原理は、光強度レベルの低下が抵抗の上昇をもたらすというものです。環境からの光が感光材料に当たると、感光材料はこのエネルギーを吸収します。次に、この感光性物質、特に価電子帯の電子がトリガーされ、伝導帯に移動します。最後に、電子が伝導帯に達すると、光の強度が上がると伝導度が上がります。したがって、伝導レベルの増加は光強度の増加に対応します。

また、荷電粒子は価電子帯から伝導帯にしか移動できません。重要なことに、このエネルギー インフラストラクチャは、入射光のエネルギーがバンドギャップ エネルギーよりも大きい場合にのみ発生します。

暗い場所では、LDR の抵抗が最大になります。ただし、デバイスを光線にさらすと抵抗が減少します。

(ブレッドボード上に組み立てられた LDR。)

LDR の適用

• まず、これらのフォトレジスターは、特定の環境で光の強度と存在を検出するのに役立ちます。
• 第 2 に、このデバイスは、ライトがオンのときはいつでもオンとオフを切り替える自動電球に役立ちます。
• 3 番目に、このフォトレジスタを写真近接スイッチで使用できます。
• また、自動照明付きの時計と煙探知機も LDR を使用できます。
• 最後に、光回路設計で LDR を使用できます。

(LDR アイコン)

光依存抵抗構造

LDR は水平なボディで、ほとんどの部分が光にさらされています。

(光依存抵抗構造)

活性半導体領域を軽くドーピングし、半絶縁基板上に配置することが不可欠であることを知っておく必要があります。

ただし、ほとんどのディスクリート LDR では、インターデジタル パターンを使用して、光にさらされる体の表面積を増やします。

また、LDR の物理的構造により、光が透過します。パターンはアクティブ領域の表面のメタライゼーションでカットされるため、この機能は重要な役割を果たします。特に、2 つの金属化された領域は、抵抗器の 2 つの金属接点を表します。しかしながら、金属化された領域はかなりのサイズでなければならない。十分なスペースにより、アクティブ領域への接触抵抗が減少します。

この特定の構造は、小さなフォトレジスターでは非常に一般的です。さらに、インターデジタル パターン構造は非常に複雑です。したがって、個別のフォトレジスタ デバイスに存在します。

(フォトレジスターの画像)

LDR シンボル

ほとんどの回路の LDR シンボルは、多くの場合、抵抗回路シンボルです。この記号は、光線を表す矢印が輝いていることを示しています。手は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ回路のものに似ています。

また、回路内の抵抗を表す古い方法と新しい方法があることに注意することが不可欠です。古い方法ではジグザグ線を使用しますが、新しい方法では長方形のボックスを使用します。

(LDR ベクター アイコン)

フォトセルと LDR の違い

LDR とフォトセルはどちらも原則に基づいて動作します。 LDRは、光量が増えると抵抗が小さくなる原理で動作します。対照的に、フォトセルは光エネルギーを電気エネルギーに変換します。また、フォトセルは PN 接合ダイオードで動作しますが、どちらも機能するために半導体材料が必要です。

最後に、両方のデバイスが応答しますが、フォトセルの方が応答が速くなります。一方、LDR は頻繁に反応します。したがって、フォトセルは、変化を検出したときに即座に応答する必要がある用途に最適な電気デバイスです。

(光検出に使用されるフォトセルまたはフォトダイオード。)

まとめ

LDR は、光検出を必要とするプロジェクトで使用される重要な電気機器です。 LDR は半導体材料を使用するため、高抵抗を提供できます。

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