Fotowiderstände
(41)Fotowiderstände sind de facto Halbleitergeräte und ändern ihre elektrischen Eigenschaften je nach Umgebungsfaktoren. Konkret gesagt: Der Widerstand dieser Elemente hängt von der Intensität des auf ihre Oberfläche fallenden Lichts ab.
Aufbau von Fotowiderständen
Der Fotowiderstand verfügt über zwei Leitungen, die mit Kammelektroden verbunden sind. Dazwischen befindet sich ein monokristallines oder polykristallines lichtempfindliches Material. Eine solche dünne Struktur wird auf einem Substrat aus einem Isolator (z. B. Keramik, Glas) platziert, während das Ganze durch ein widerstandsfähiges, transparentes Material (oft Epoxidharz) geschützt wird. In Fotowiderständen werden verschiedene chemische Verbindungen verwendet, wie zum Beispiel Silizium, Bleisulfid, Cadmiumsulfid – und die Eigenschaften dieses Materials übertragen sich auf die Eigenschaften des Elements. Zunächst einmal sein Spektralbereich, also das Frequenzband der elektromagnetischen Strahlung, in dem der Fotowiderstand am empfindlichsten ist. Aufgrund des Einsatzgebietes liegt dieses Band meist im Bereich des sichtbaren Lichts.
Verwendung von Fotowiderständen
Einer der größten Vorteile von Fotowiderständen ist die Einfachheit ihrer Implementierung. Da sie analog zu gewöhnlichen Widerständen funktionieren, können sie in vielen herkömmlichen analogen und digitalen Schaltkreisen verwendet werden und als Lichtdetektor oder sogar als Sensor fungieren. Darüber hinaus ermöglicht diese Eigenschaft beim Prototyping von Geräten, diese durch Widerstände oder Potentiometerzu ersetzen, was präzise Tests zur Simulation spezifischer Umweltbedingungen erleichtert.
Der zweite,nicht triviale Vorteil des Fotowiderstands ist sein niedriger Preis, der sich in der Massenproduktion in einer erheblichen Kostenreduzierung niederschlägt.
Aus diesen Gründen werden in vielen Geräten üblicherweise Fotowiderstände verwendet. Dabei handelt es sich einerseits um sehr einfache Schaltungen, wie zum Beispiel automatische LED-Display-Helligkeitssteuerung oder Dämmerungssensor (Einschalten des Lichtkreises nach Einbruch der Dunkelheit). Dennoch werden Fotowiderstände auch in komplexeren und präziseren Anwendungen eingesetzt, z.B.Luxmeter, Geräten zur Prüfung/Überwachung optischer Bedingungen, industriellen Sensormodulen. Bei einer solchen Anwendung ist der Fotowiderstand normalerweise in die Kalibrierschaltung eingebunden, wodurch eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden kann.
Wichtige Parameter von Fotowiderständen
Die meisten Parameter von Fotowiderständen sind identisch mit denen von passiven Komponenten. Die Elemente haben eine bestimmte, maximale Leistung (bei TME-Angeboten reicht sie von 90 mW bis 0,5 W ), sowie eine maximale Betriebsspannung (kann bis zu mehreren hundert V betragen). Natürlich geben die Hersteller auch die Temperaturtoleranz der Komponenten sowie deren Montagemethode an (fast immer THT, d.h. Durchgangslochtechnik).
Die für Fotowiderstände charakteristischen Parameter sind unter anderem die Ein- und Ausschaltzeit (mehrere zehn ms). Bei der Auswahl einer Komponente für eine bestimmte Anwendung sollten Sie auch deren Empfindlichkeit berücksichtigen, die durch zwei Werte angegeben wird: Wellenlänge am Punkt maximaler Empfindlichkeit und Widerstand bei einer bestimmten Belichtung. Die erste Zahl definiert die Lichtfarbe, an die das Element angepasst wurde, und die zweite ermöglicht die Abschätzung seines Verhaltens unter bestimmten Bedingungen. In der technischen Dokumentation jedes Produkts findet man detailliertere Informationen zu diesem Thema: in Form einer Grafik oder einer Gleichung, die den Zusammenhang zwischen Lichtintensität (angegeben in Lux) und Elementwiderstand genau definiert. Es ist jedoch erwähnenswert, dass der Fotowiderstand normalerweise als Element des Spannungsteilers oder über den Operationsverstärker in die Schaltung eingebunden ist, sodass seine Eigenschaften an die Anforderungen einer bestimmten Anwendung angepasst werden können , indem externe Widerstände mit geeigneten Werten ausgewählt werden.
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