|
| المقاومة الضوئية LDR |
المقاومة الضوئية Photo Resistor
يطلق على المقاومة الضوئية في التطبيقات العملية اسم المقاومة المعتمدة على الضوء (LDR)، وتحدد قيمة المقاومة الضوئية تبعا لشدة الإضاءة الساقطة على سطحها، وتتناسب قيمتها تناسبا عكسيا مع شدة الإضاءة؛ إذ تتناقص قيمتها عند تعرضها للضوء والعكس.
التركيب الداخلي للمقاومة الضوئية
تصنع المقاومة الضوئية من شريحة واحدة من مادة شبه موصلة حساسة للضوء من نوع (p) أو نوع (n)، وتكبت على شريحة من السيراميك تمثل القاعدة مع أقطاب معدنية مثبتة في علبة مع نافذة تعتمد استجابة المقاومة الضوئية للموجات الضوئية ذوات الأطوال المختلفة على نوع المادة التي تصنع منها المقاومة ومن الأمثلة علي ذلك:
استخدام مادة كبريتيد الكاديوم أو بلورات الرصاص في المدى المرئي للطيف الضوئي.
استخدام بلورات سيلينايد الكاديوم في مدى الأشعة الحمراء والأشعة تحت الحمراء.
استخدام كبريتيد الرصاص أو أنتيمونيد الأنديوم في مدى الأشعة تحت الحمراء.
مبدأ عمل المقاومة الضوئية
 |
| مبدأ عمل المقاومة الضوئية |
في حالة عدم وجود ضوء ساقط على المقاومة الضوئية (عدم وجود طاقة لامتصاصها) لا يمكن توليد إلكترونات حرة، وهذا يعني عدم وجود إلكترونيات حرة تتحرك حتى عند خضوع المقاومة لفولتية كهربائية، فتكون مقاومة مرور التيار الكهربائي عالية؛ أي تكون قيمة المقاومة الضوئية مرتفعة جدا.
أما في حال وجود ضوء ساقط على المقاومة الضوئية فتسفط فوتونات على المقاومة الضوئية، ويحدث امتصاص للطاقة الضوئية الساقطة وتتولد إلكترونات حرة.
عند توصيل المقاومة الضوئية بمنبع الفولتية المباشرة تتحرك الإلكترونيات الحرة بتأثير الفولتية الكهربائية ويبدأ التيار الكهربائي بالتدفق خلال الدارة فتنخفض قيمة المقاومة الضوئية بصورة ملحوظة؛ ما يؤدي إلى سريان التيار بالتدفق خلال الدارة فيضيء المصباح الموجود في الدارة.
رمز المقاومة الضوئية
الشكل التالي يوضح رمز المقاومة الضوئية:
 |
| رمز المقاومة الضوئية |
أنواع المقاومات الضوئية
تصنف المقاومات الضوئية إلى نوعين بناءً على المواد المستخدمة في بنائها:
- المقاومة الضوئية النقية
- المقاومة الضوئية المشوبة
المقاومة الضوئية النقية Intrinsic photoresistor
تصنع المقاومة الضوئية النقية من مواد شبه موصلة نقية مثل السيليكون أو الجرمانيوم، ويكون الغلاف الخارجي لأي ذرة قادر على استيعاب ما يصل إلى ثمانية إلكترونات تكافؤ ومع ذلك في السيليكون أو الجرمانيوم تتكون كل ذرة من أربعة إلكترونات تكافؤ فقط. تشكل إلكترونات التكافؤ الأربعة لكل ذرة أربعة روابط تساهمية مع أربع ذرات مجاورة لملء الغلاف الخارجي تمامًا نتيجة لذلك لا يترك أي إلكترون حراً.
عندما نطبق طاقة ضوئية على المقاومة الضوئية النقية فإن عددًا صغيرًا فقط من إلكترونات التكافؤ يكتسب طاقة كافية ويصبح خاليًا من الذرة الأم وبالتالي يتم إنشاء عدد صغير من ناقلات الشحن نتيجة لذلك يتدفق تيار كهربائي صغير فقط عبر المقاوم الضوئي النقية.
المقاومة الضوئية المشوبة Extrinsic photoresistor
هي عبارة عن مادة نصف ناقلة نقية مضافا إليها نسبة من الشوائب لتحسين كفاءتها مثل ذرات السيليكون والشوائب (الفوسفور)
تتكون كل ذرة سيليكون من أربعة إلكترونات تكافؤ وتتكون كل ذرة فوسفور من خمسة إلكترونات تكافؤ، تشكل إلكترونات التكافؤ الأربعة لذرة الفوسفور أربعة روابط تساهمية مع أربع ذرات سيليكون مجاورة ومع ذلك فإن إلكترون التكافؤ الخامس لذرة الفوسفور لا يمكنه تكوين الرابطة التساهمية مع ذرة السيليكون لأن ذرة السيليكون تحتوي فقط على أربعة إلكترونات تكافؤ ومن ثم يصبح الإلكترون الخامس التكافؤ لكل ذرة فوسفور خاليًا من الذرة وهكذا فإن كل ذرة فوسفور تولد إلكترونًا حرًا.
سوف يصطدم الإلكترون الحر الناتج مع إلكترونات التكافؤ للذرات الأخرى ويجعلها حرة وبالمثل فإن إلكترونًا حرًا واحدًا يولد إلكترونات حرة متعددة لذلك فإن إضافة عدد قليل من ذرات الشوائب (الفوسفور) يولد ملايين الإلكترونات الحرة.
الزيادة في التيار الكهربائي تعني انخفاض المقاومة لذلك تتناقص مقاومة المقاومة الضوئية المشوبة بسرعة مع الزيادة الطفيفة في الطاقة الضوئية المطبقة.
استخدامات المقاومة الضوئية وتطبيقاتها
تستخدم المقاومة الضوئية في إنارة الطرقات بصورة تلقائية ويعد هذا التطبيق أحد أكثر تطبيقات المقاومة الضوئية في الحياة اليومية؛ إذ تستخدم المقاومة الضوئية في إنارة الشوارع عند حلول الظلام، ثم تنطفئ صباحا.
تستخدم بعض أنواع المقاومات الضوئية في بعض الأجهزة الإلكترونية مثل:
مقياس شدة الإضاءة في الكاميرا.
الحساسات الضوئية كما في مشروعات الروبوتات.
تستخدم أيضا في العمليات الصناعية.
مميزات وعيوب المقاومة الضوئية
مثل أي عنصر إلكتروني نجد أن المقاومة الضوئية لها مميزات وعيوب كما يلي:
مزايا المقاومة الضوئية
صغيرة الحجم
منخفضة التكلفة
يسهل حملها من مكان إلى مكان آخر.
عيوب المقاومة الضوئية
دقتها منخفضة للغاية
المصادر
صغيرة الحجم
منخفضة التكلفة
يسهل حملها من مكان إلى مكان آخر.
عيوب المقاومة الضوئية
دقتها منخفضة للغاية
المصادر