Cómo Funciona un LDR o Fotorresistor.

Una resistencia dependiente de la luz (LDR) también se llama fotorresistencia o célula de sulfuro de cadmio (CdS). También se le llama fotoconductor. Básicamente es una fotocélula que funciona según el principio de la fotoconductividad. El componente pasivo es básicamente una resistencia cuyo valor de resistencia disminuye cuando disminuye la intensidad de la luz. Aquí vamos a ver cómo funciona un LDR y las aplicaciones tecnológicas que tiene.

Este dispositivo optoelectrónico se utiliza principalmente en circuitos de sensores con variación de luz y circuitos de conmutación activados por luz y oscuridad. Algunas de sus aplicaciones incluyen medidores de luz de cámara, farolas, radios de reloj, alarmas de haz de luz, alarmas de humo reflectantes y relojes para exteriores.

Índice De Contenidos

    ¿Qué es un LDR?

    Una resistencia dependiente de la luz (también conocida como fotorresistencia o LDR) es un dispositivo cuya resistividad es una función de la radiación electromagnética incidente. Por lo tanto, son dispositivos sensibles a la luz. También se denominan fotoconductores, células fotoconductoras o simplemente fotocélulas.

    Están formados por materiales semiconductores que tienen una alta resistencia. Se utilizan muchos símbolos diferentes para indicar un fotorresistor o LDR, uno de los símbolos más utilizados se muestra en la figura a continuación.

    Cómo Funciona un LDR
    Símbolo de LDR

    ¿Cómo funciona un LDR o fotorresistencia?

    Los fotorresistores funcionan según el principio de la fotoconductividad. La fotoconductividad es un fenómeno óptico en el que la conductividad del material aumenta cuando el material absorbe la luz.

    Cuando cae la luz, es decir, cuando los fotones caen sobre el dispositivo, los electrones en la banda de valencia del material semiconductor son excitados hacia la banda de conducción. Estos fotones en la luz incidente deberían tener una energía mayor que la banda prohibida del material semiconductor para hacer que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción.

    Por lo tanto, cuando la luz que tiene suficiente energía incide en el dispositivo, más y más electrones son excitados hacia la banda de conducción, lo que resulta en una gran cantidad de portadores de carga. El resultado de este proceso es que cada vez más corriente comienza a fluir a través del dispositivo cuando el circuito está cerrado y, por lo tanto, se dice que la resistencia del dispositivo ha disminuido. Este es el principio de funcionamiento más común de LDR.

    Características del fotorresistor (LDR).

    Los LDR de fotorresistencia son dispositivos dependientes de la luz cuya resistencia disminuye cuando la luz cae sobre ellos y aumenta en la oscuridad. Cuando una resistencia dependiente de la luz se mantiene en la oscuridad, su resistencia es muy alta. Esta resistencia se llama resistencia oscura. Puede llegar a 1012 Ohmios y si se permite que el dispositivo absorba luz, su resistencia disminuirá drásticamente. Si se le aplica un voltaje constante y la intensidad de la luz aumenta, la corriente comienza a aumentar.

    Las fotocélulas o LDR son dispositivos no lineales. Su sensibilidad varía con la longitud de onda de la luz incidente sobre ellos. Es posible que algunas fotocélulas no respondan en absoluto a un cierto rango de longitudes de onda. Según el material utilizado, diferentes celdas tienen diferentes curvas de respuesta espectral.

    Cuando la luz incide en una fotocélula, el cambio de resistencia tarda entre 8 y 12 milisegundos, mientras que la resistencia tarda uno o más segundos en volver a su valor inicial después de eliminar la luz. Este fenómeno se llama tasa de recuperación de resistencia. Esta propiedad se usa en compresores de audio.

    Además, los LDR son menos sensibles que los fotodiodos y fototransistores. Un fotodiodo y una fotocélula LDR no son lo mismo, un fotodiodo es un dispositivo semiconductor de unión Pn que convierte la luz en electricidad, mientras que una fotocélula es un dispositivo pasivo, no hay unión Pn en este ni "convierte" luz a electricidad.

    Tipos de resistencias dependientes de la luz (LDR o fotorresistores).

    Los fotorresistores (LDR) se pueden clasificar en dos tipos dependiendo de los materiales utilizados para construirlos. Los dos tipos de fotorresistores incluyen:

    • Fotorresistores intrínsecos (semiconductores sin dopar): están hechos de materiales semiconductores puros como el silicio o el germanio. Los electrones se excitan de la banda de cenefa a la banda de conducción cuando los fotones de suficiente energía caen sobre ella y el número de portadores de carga aumenta.
    • Fotorresistores extrínsecos: son materiales semiconductores dopados con impurezas que se llaman dopantes. Estos dopantes crean nuevas bandas de energía por encima de la banda de valencia que está llena de electrones. Por lo tanto, esto reduce la banda prohibida y se requiere menos energía para excitarlos. Los fotorresistores extrínsecos se utilizan generalmente para longitudes de onda largas.

    Construcción de una fotocélula.

    La estructura de una resistencia dependiente de la luz consiste en un material sensible a la luz que se deposita sobre un sustrato aislante como la cerámica. El material se deposita en un patrón en zigzag para obtener la resistencia deseada y la potencia nominal. Esta área en zigzag separa las áreas depositadas de metal en dos regiones.

    Luego, los contactos óhmicos se hacen a ambos lados del área. Las resistencias de estos contratos deben ser lo menos posible para asegurarse de que la resistencia cambie principalmente debido al efecto de la luz solamente. Los materiales normalmente utilizados son sulfuro de cadmio, seleniuro de cadmio y antimoniuro de indio. Se evita el uso de plomo y cadmio, ya que son perjudiciales para el medio ambiente.

    Cómo Funciona un LDR
    LDR o Fotorresistor

    Aplicaciones de fotorresistores (LDR).

    Los fotorresistores (LDR) tienen una estructura simple y de bajo costo y a menudo se usan como sensores de luz. Otras aplicaciones de fotorresistores son las siguientes:

    • Se usa para detectar ausencias o presencias de luz como en un medidor de luz de cámara.
    • Se utiliza en el diseño del alumbrado público.
    • En relojes de alarma.
    • En circuitos de alarma antirrobo.
    • Se usan como parte de un sistema SCADA para realizar funciones como contar el número de paquetes en una cinta transportadora en movimiento.
    • En circuitos simples de alarma contra incendios.
    • Circuitos de interruptores activados por luz.
    • En luces de emergencia LED automáticas.

    Para Cerrar.

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    La gran ventaja de los LDR es que son baratos y están disponibles en muchos tamaños y formas. Los LDR prácticos están disponibles en una variedad de tamaños y estilos de paquetes, el tamaño más popular tiene un diámetro de cara de aproximadamente 10mm. También necesitan muy poca potencia y voltaje para su funcionamiento.

    Una desventaja podría ser que es muy impreciso en su tiempo de respuesta, que oscila entre decenas o cientos de milisegundos. Para algunas aplicaciones de precisión no es recomendable.

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