光センサー – 動作原理、タイプ、用途

一般に、光センサーは光エネルギーを電気エネルギーに変換し、スマートデバイス、農業、セキュリティなどのいくつかの分野に適用できます。

今日は、さまざまな種類の光センサーとその動作原理について説明します。

光センサーとは?

光センサーは、光子 (赤外線や可視光などの光エネルギー) を電気信号 (電子) に変換する受動的な光電デバイスです。

多くの場合、電気信号出力は、光スペクトル範囲で放射エネルギーを測定した後の光強度を示します。

光センサーの仕組み

すべての光センサータイプの動作原理は、入力光エネルギーに応答して電圧/電流を生成することです。ただし、それらは特に異なる動作モードを持っています。

それでは、次のセクションで特定の光センサーのさまざまな動作原理を見てみましょう。

光センサーの種類

それらには以下が含まれます。

フォトレジスタ (LDR)

(フォトレジスタ)

光依存抵抗器 (LDR) (フォトレジスタ) は、光センサー回路に適用できる主要な光センサーです。

フォトレジスタを構成するコンポーネントは、高抵抗の光導電性材料である硫化カドミウムセルです。さらに、細胞は近赤外光と可視光に対して高い感度を持っています。

動作原理

多くの場合、フォトレジスタは通常の抵抗器と同様に機能します。ただし、フォトレジスタの電気抵抗の変化は、それらにさらされる光の量に依存します。

したがって;

光源からの光強度が低い場合、硫化カドミウム電池の抵抗が高くなります。

ほとんどの場合、街路灯などのアプリケーションで上記の動作原理に気付くでしょう。このような場合、光強度が高いため抵抗が低くなり、日中は光が生成されません。

フォトダイオード

(フォトダイオード)

フォトダイオードまたは光センサーは、当社の 2 番目の光センサータイプです。

抵抗変化に応じて機能するフォトレジスタとは異なり、フォトダイオードは光に対して複雑な適応を示します。代わりに、光のレベルを電流の流れに変えます。

メーカーは、ゲルマニウムとシリコンの材料からフォトダイオードを製造しています。センサーには、表面積、内蔵レンズ、および光学フィルターもあります。

動作原理

光ビームがフォトダイオードに当たると、電子が緩みます。その結果、電流の流れを可能にする正孔が形成されます。

注; 電流は光の明るさに正比例します。したがって、より明るい光はより強い電流で最高潮に達します。

アプリケーション

その動作原理により、ほとんどの場合、光応答の変化が速いアプリケーションに適しています。

例には以下が含まれます;

分析や測定のための機器などの医療用途
煙探知機アプリケーションやコンパクトディスクプレーヤーなどの家庭用電化製品。
住宅や道路標識に電力を供給する、多結晶シリコン製の太陽電池を備えたソーラーパネルなどの太陽エネルギーシステム。

フォトトランジスタ

(電圧フォトトランジスタ)

理想的には、フォトトランジスタは増幅器であり、電流ゲインを備えたフォトダイオードです。アンプは、電気的に接続されていない大きなベース領域を持つバイポーラ NPN トランジスタです。ただし、光感度を調整するための電気接続を備えているものもあります。さらに、ほとんどのフォトトランジスタの外側ケーシングには透明なレンズが付いているか、光をベースジャンクションに集中させるために透明になっています。

追加の増幅により、フォトトランジスタの光感度が向上します (最大 50 倍または 100 倍)。ただし、フォトダイオードと比較すると、低レベルの光に対する感度が不足しています。

その動作原理は、フォトダイオードの動作原理に似ています。

アプリケーション TV型リモコン、光線センサー、オプトアイソレーターです。