المقاوم الضوئي

المقاوم الضوئي (المعروف أيضًا باسم المقاومة الضوئية ، أو LDR ، أو الخلية الموصلة ضوئيًا ) هو عنصر سلبي تنخفض مقاومته نتيجةً لزيادة شدة الإضاءة (الضوء) على سطحه الحساس، أي أنه يُظهر خاصية التوصيل الضوئي . يُستخدم المقاوم الضوئي في دوائر الكشف الحساسة للضوء، ودوائر التبديل المُفعّلة بالضوء والظلام، حيث يعمل كمقاومة شبه موصلة . في الظلام، قد تصل مقاومة المقاوم الضوئي إلى عدة ميغا أوم (MΩ)، بينما في الضوء، قد تنخفض إلى بضع مئات من الأوم. إذا تجاوز تردد الضوء الساقط على المقاوم الضوئي ترددًا معينًا ، فإن الفوتونات التي يمتصها شبه الموصل تُعطي الإلكترونات المرتبطة طاقة كافية للانتقال إلى نطاق التوصيل . تُوصل الإلكترونات الحرة الناتجة (وفجواتها ) الكهرباء، مما يُقلل المقاومة . يختلف نطاق المقاومة وحساسية المقاوم الضوئي اختلافًا كبيرًا بين الأجهزة المختلفة. علاوة على ذلك، قد تتفاعل المقاومات الضوئية الفريدة بشكل مختلف تمامًا مع الفوتونات ضمن نطاقات أطوال موجية معينة.

يمكن أن يكون الجهاز الكهروضوئي إما داخليًا أو خارجيًا. يحتوي شبه الموصل الداخلي على حاملات شحنة خاصة به ، وهو ليس شبه موصل فعالًا (مثل السيليكون). في الأجهزة الداخلية، تتركز معظم الإلكترونات المتاحة في نطاق التكافؤ ، وبالتالي يجب أن يمتلك الفوتون طاقة كافية لإثارة الإلكترون عبر فجوة النطاق بأكملها . أما الأجهزة الخارجية، فتُضاف إليها شوائب، تُسمى أيضًا مواد مُطعِّمة ، تكون طاقة حالتها الأرضية أقرب إلى نطاق التوصيل؛ ولأن الإلكترونات لا تحتاج إلى قطع مسافة طويلة للقفز، فإن الفوتونات ذات الطاقة المنخفضة (أي الأطوال الموجية الأطول والترددات الأقل) تكفي لتشغيل الجهاز. إذا استُبدلت بعض ذرات عينة من السيليكون بذرات الفوسفور (شوائب)، فسيكون هناك إلكترونات إضافية متاحة للتوصيل. هذا مثال على شبه موصل خارجي . ^{[ 1 ]}

المقاوم الضوئي أقل حساسية للضوء من الثنائي الضوئي أو الترانزستور الضوئي . وقد تختلف المقاومة الضوئية لأي مقاوم ضوئي اختلافًا كبيرًا تبعًا لدرجة الحرارة المحيطة، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قياسًا دقيقًا أو حساسية عالية لفوتونات الضوء.

تُظهر المقاومات الضوئية أيضًا درجة معينة من التأخير بين التعرض للضوء والانخفاض اللاحق في المقاومة، وعادةً ما يكون حوالي 10 مللي ثانية. ويكون زمن التأخير عند الانتقال من بيئة مضاءة إلى بيئة مظلمة أكبر، وغالبًا ما يصل إلى ثانية واحدة. هذه الخاصية تجعلها غير مناسبة لاستشعار الأضواء الوامضة بسرعة، ولكنها تُستخدم أحيانًا لتنعيم استجابة ضغط الإشارة الصوتية. ^{[ 2 ]}

تتنوع أنواع المقاومات الضوئية. ويمكن العثور على خلايا كبريتيد الكادميوم (CdS) غير المكلفة في العديد من المنتجات الاستهلاكية مثل مقاييس ضوء الكاميرات، وأجهزة الراديو المزودة بساعات، وأجهزة الإنذار (ككاشف لشعاع الضوء)، وأضواء الليل ، والساعات الخارجية، ومصابيح الشوارع الشمسية، وعلامات الطرق الشمسية، وما إلى ذلك.

يمكن وضع المقاومات الضوئية في أعمدة الإنارة للتحكم في وقت تشغيلها. يؤدي سقوط الضوء المحيط على المقاومة الضوئية إلى إطفاء عمود الإنارة. وبالتالي، يتم توفير الطاقة من خلال ضمان تشغيل الضوء فقط خلال ساعات الظلام.

تُستخدم المقاومات الضوئية أيضًا في أنظمة الأمان القائمة على الليزر للكشف عن التغير في شدة الضوء عندما يمر شخص أو جسم عبر شعاع الليزر.

تتكون العوازل الضوئية المقاومة ، والمعروفة أيضًا باسم الفاكترول، من مقاومة ضوئية متصلة بمصدر ضوئي. قد يكون هذا المصدر مصباحًا متوهجًا صغيرًا أو مصباح نيون ، أو صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء . تراجع استخدامها، لكنها لا تزال تُستخدم في تطبيقات الصوت، مثل ضواغط الصوت الديناميكية . ومن الاستخدامات الشائعة لهذا النوع من العوازل وجودها في العديد من مضخمات صوت الغيتار التي تتضمن تأثير التريمولو المدمج ، حيث تتحكم أنماط الضوء المتذبذبة في مستوى الإشارة المارة عبر دائرة المضخم.

إن استخدام المقاومات الضوئية CdS و CdSe ^{[ 3 ]} مقيد بشدة في أوروبا بسبب حظر RoHS للكادميوم .

تُستخدم المقاومات الضوئية (LDRs) المصنوعة من كبريتيد الرصاص (PbS) وأنتيمونيد الإنديوم (InSb) في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. أما الموصلات الضوئية المصنوعة من الجرمانيوم والنحاس (Ge : Cu) فتُعدّ من أفضل كواشف الأشعة تحت الحمراء البعيدة المتوفرة، وتُستخدم في علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء .

• الإلكترونيات الضوئية
• كاشف ضوئي

• استخدام المقاوم الضوئي لتتبع الضوء
• توصيل مقاوم ضوئي بدائرة كهربائية
• محددات المقاوم الضوئي
• نظرة عامة على المقاوم الضوئي - تفاصيل التشغيل والبنية ومعلومات الدائرة