Photoresistor - कार्य, प्रकार और अनुप्रयोग

प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम को कई बैंडों में विभाजित किया जाता है जिसमें से लाइट आमतौर पर विज़िबल स्पेक्ट्रम को संदर्भित करता है। लेकिन भौतिकी में गामा किरणों, एक्स-किरणों, माइक्रोवेव और रेडियो तरंगों को भी लाइट माना जाता है। दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम में 400-700 नैनोमीटर की रेंज में तरंग दैर्ध्य है, जो अवरक्त किरण स्पेक्ट्रम और पराबैंगनी स्पेक्ट्रम के बीच स्थित है। प्रकाश फोटॉन के रूप में ऊर्जा वहन करता है। जब ये फोटोन अन्य कणों के संपर्क में आते हैं, तो टक्कर के कारण ऊर्जा स्थानांतरित हो जाती है। प्रकाश के इस सिद्धांत का उपयोग करके, कई उपयोगी उत्पाद जैसे फोटोडिओड , Photoresistors, सौर पैनलों, आदि ... का आविष्कार किया गया।

एक Photoresistor क्या है?

Photoresistor

प्रकाश में तरंग-कण द्वैत प्रकृति है। जिसका अर्थ है कि प्रकाश में कण जैसी और लहर जैसी प्रकृति दोनों हैं। जब रोशनी पड़ती है सेमीकंडक्टर सामग्री, प्रकाश में मौजूद फोटॉन इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित होते हैं और वे उच्च ऊर्जा बैंड के लिए उत्साहित हो जाते हैं।

एक फोटोस्टोरिस्टर एक प्रकार का प्रकाश-निर्भर अवरोधक है जो उस पर प्रकाश घटना के आधार पर इसके प्रतिरोध मूल्यों को बदलता है। ये फोटोरिस्टर्स घटना प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के साथ अपने प्रतिरोध मूल्यों को कम करते हैं।

फोटोरिस्टर्स का प्रदर्शन फोटोकॉन्डक्टिविटी । ये फोटोडायोड और फोटोट्रांसिस्टर्स की तुलना में कम फोटो-संवेदनशील डिवाइस हैं। एक फोटोस्टोर की फोटोस्टिबिलिटी परिवेश के तापमान में परिवर्तन के साथ बदलती है।

काम करने का सिद्धांत

फ़ोटोरेसिस्टर के पास पी-एन जंक्शन नहीं होता है जैसे फोटोडियोड। यह एक निष्क्रिय घटक है। ये उच्च प्रतिरोध अर्धचालक पदार्थों से बने होते हैं।

जब प्रकाश को फोटोरेसिस्टर पर घटना होती है, तो फोटॉन सेमीकंडक्टर सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। फोटॉन से ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित हो जाती है। जब ये इलेक्ट्रॉन बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, तो वे चालन बैंड में कूद जाते हैं। इसके कारण, फोटोसेस्टर का प्रतिरोध कम हो जाता है। प्रतिरोध में कमी के साथ, चालकता बढ़ जाती है।

फोटोस्टोरिस्टर के लिए उपयोग किए जाने वाले सेमीकंडक्टर सामग्री के प्रकार के आधार पर, उनकी प्रतिरोध सीमा और संवेदनशीलता भिन्न होती है। प्रकाश की अनुपस्थिति में, फोटोरेसिस्टर में मेगाहोम्स में प्रतिरोध मान हो सकते हैं। और प्रकाश की उपस्थिति के दौरान, इसका प्रतिरोध कुछ सौ ओम तक घट सकता है।

फोटोरिस्टर्स के प्रकार

Photoresistor को डिजाइन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सेमीकंडक्टर सामग्री के गुणों के आधार पर, इन्हें दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है - एक्सट्रिंसिक और इन्ट्रिंसिक फोटोरिस्टर्स। ये अर्धचालक अलग-अलग तरंग दैर्ध्य स्थितियों के तहत अलग-अलग प्रतिक्रिया करते हैं।

आंतरिक photoresistors आंतरिक सेमीकंडक्टर सामग्री का उपयोग कर बनाया गया है। इन आंतरिक अर्धचालकों के पास अपने स्वयं के चार्ज वाहक हैं। उनके चालन बैंड में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन मौजूद नहीं हैं। वे वैलेंस बैंड में छेद होते हैं।

तो, एक आंतरिक अर्धचालक में मौजूद इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए, वैलेंस बैंड से लेकर कंडक्शन बैंड तक, पर्याप्त ऊर्जा प्रदान की जानी चाहिए ताकि वे पूरे बैंडगैप को पार कर सकें। इसलिए हमें डिवाइस को ट्रिगर करने के लिए उच्च ऊर्जा फोटॉन की आवश्यकता होती है। इसलिए, आंतरिक फोटोरिस्टिस्टर्स को उच्च आवृत्ति प्रकाश का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

दूसरी ओर, बाह्य आंतरिक अर्धचालकों का निर्माण अशुद्धियों वाले आंतरिक आंतरिक अर्धचालकों द्वारा किया जाता है। ये अशुद्धियाँ चालन के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉन या छिद्र प्रदान करती हैं। ये फ्री कंडक्टर एनर्जी बैंड में कंडक्शन बैंड के करीब होते हैं। इस प्रकार, ऊर्जा की थोड़ी मात्रा उन्हें चालन बैंड में कूदने के लिए ट्रिगर कर सकती है। लंबे समय तक तरंग दैर्ध्य और कम आवृत्ति प्रकाश का पता लगाने के लिए एक्सट्रिंस फोटोरिस्टर्स का उपयोग किया जाता है।

प्रकाश की तीव्रता अधिक है, फोटोरेसिस्टर के प्रतिरोध ड्रॉप को बड़ा करता है। फोटोरेसिस्टर्स की संवेदनशीलता लागू प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के साथ भिन्न होती है। जब कोई पर्याप्त तरंग दैर्ध्य नहीं होता है, तो डिवाइस को पर्याप्त ट्रिगर करें, डिवाइस प्रकाश पर प्रतिक्रिया नहीं करता है। एक्सट्रिंसिक फोटोरिस्टिस्ट अवरक्त तरंगों पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। आंतरिक फोटोरिस्टिस्टर्स उच्च आवृत्ति प्रकाश तरंगों का पता लगा सकते हैं।

Photoresistor का प्रतीक

Photoresistor- प्रतीक

प्रकाश की उपस्थिति या अनुपस्थिति को इंगित करने के लिए फोटोरिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। इसे LDR के रूप में भी लिखा जाता है। ये आमतौर पर Cds, Pbs, Pbse, आदि से बने होते हैं… ये उपकरण तापमान में बदलाव के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसलिए, जब प्रकाश की तीव्रता को स्थिर रखा जाता है, तब भी प्रतिरोध में परिवर्तन फोटोरिस्टर्स में देखा जा सकता है।

Photoresistor के आवेदन

फोटोरेसिस्टर का प्रतिरोध प्रकाश की तीव्रता का एक अरेखीय कार्य है। Photoresistors प्रकाश के प्रति संवेदनशील नहीं हैं जैसे कि Photodiodes या phototransistors। फोटोसिस्टर्स के कुछ एप्लिकेशन इस प्रकार हैं-

• ये लाइट सेंसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
• इनका उपयोग प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए किया जाता है।
• नाइट लाइट और फोटोग्राफी लाइट मीटर फोटोरिस्टर्स का उपयोग करते हैं।
• उनकी विलंबता संपत्ति का उपयोग ऑडियो कम्प्रेसर और बाहरी संवेदन में किया जाता है।
• Photoresistors अलार्म घड़ियों, आउटडोर घड़ियों, सौर स्ट्रीट लैंप, आदि में भी पाया जा सकता है ...
• इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी भी मध्य अवरक्त वर्णक्रमीय क्षेत्र को मापने के लिए फोटोरिस्टर्स का उपयोग करते हैं।

Photoresistors पर आधारित परियोजनाएं

Photoresistors कई hobbyists के लिए एक उपयोगी उपकरण रहा है। फोटोसिस्टर्स पर आधारित कई नए शोध पत्र और इलेक्ट्रॉनिक प्रोजेक्ट उपलब्ध हैं। Photoresistors ने चिकित्सा, एम्बेडेड और खगोलीय क्षेत्रों में नए अनुप्रयोगों को पाया है। फोटोरसिस्टर के उपयोग से तैयार किए गए कुछ प्रोजेक्ट इस प्रकार हैं-

• Photoresistor आधारित, छात्र निर्मित फोटोमीटर और रंजक के फोरेंसिक विश्लेषण में इसके आवेदन।
• पहनने योग्य छवि संवेदी अनुप्रयोग के लिए बायोकंपैटिबल कार्बनिक प्रतिरोधक मेमोरी और फोटोरेसिस्टर का एकीकरण।
• स्मार्टफोन के साथ फोटो खिंचवाना टाइमिंग।
• सरल एक्वाटो ऑप्टिक ऑप्टिक ड्यूल कंट्रोल सर्किट का डिजाइन और कार्यान्वयन।
• प्रकाश स्रोत स्थान का पता लगाने के लिए प्रणाली।
• मोबाइल रोबोट ध्वनि से चालू हुआ और प्रत्यक्ष रूप से बाहरी प्रकाश स्रोत द्वारा नियंत्रित किया गया।
• इमारतों और प्रणालियों के थर्मोडायनामिक विश्लेषण के लिए एक ओपन-सोर्स मॉनिटरिंग सिस्टम का डिज़ाइन।
• ओवरहीट प्रोटेक्शन डिवाइस।
• विद्युत चुम्बकीय विकिरण का पता लगाने के लिए उपकरण।
• कृषि अनुप्रयोग के लिए स्वचालित दोहरे अक्ष सौर-संचालित लॉमूवर।
• एक इन-सीटू निगरानी प्रणाली के लिए एलईडी का उपयोग करके पानी की टर्बिडिटी के लिए संवेदन तंत्र।
• प्रकाश-प्रेरित चमकदार कीबोर्ड को फोटोरिस्टर्स का उपयोग करके बनाया गया है।
• चीजों के इंटरनेट के आधार पर मोर्स कोड का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक इलेक्ट्रॉनिक लॉक।
• फोटोरिस्टर्स का उपयोग कर स्मार्ट शहरों के लिए स्ट्रीट लाइट सिस्टम।
• कंप्यूटर-नियंत्रित detunable मार्कर के साथ एमआरआई पारंपरिक उपकरणों की ट्रैकिंग।
• इनका उपयोग लाइट-एक्टिव ब्लाइंड्स में किया जाता है।
• टेलीविज़न और स्मार्टफ़ोन में ऑटोमैटिक कंट्रास्ट और ब्राइटनेस कंट्रोल के लिए भी फोटोरिस्टर्स का इस्तेमाल किया जाता है।
• निकटता के डिजाइन के लिए नियंत्रित स्विच फोटोरिस्टर्स का उपयोग किया जाता है।

यूरोप में कैडमियम पर प्रतिबंध के कारण, सीडी और सीडीसी फोटोरिस्टर्स का उपयोग प्रतिबंधित है। Photoresistors को आसानी से लागू किया जा सकता है और माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ हस्तक्षेप किया जा सकता है।

ये उपकरण बाजार में IC सेंसर के रूप में उपलब्ध हैं। वे परिवेशी प्रकाश सेंसर, लाइट से डिजिटल सेंसर, LDR, आदि के रूप में उपलब्ध हैं। कुछ लोकप्रिय उत्पादों में से कुछ OPT3002 प्रकाश संवेदक, LDR निष्क्रिय प्रकाश संवेदक, आदि हैं। OPT3002 की विद्युत विशेषताओं, विशिष्टताओं, आदि को पाया जा सकता है। टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा प्रदान की गई डेटशीट। क्या हम फोटोस्टोरिस्ट को फोटोडायोड के विकल्प के रूप में उपयोग कर सकते हैं? क्या फर्क पड़ता है?