Foto direnç nedir? Nasıl çalışır? Nerelerde kullanılır? İçsel ve Dışsal Foto Direnç. Tüm bu sorularınızın cevabının makalemizde bulabilirsiniz.
Foto Direnç (LDR) nedir?
İsmini Foton (hafif parçacıklar) ve direnç (Karşı koyulan güç) anlamına gelmektedir. Işığın yoğunluğu arttığında direnci azalan bir direnç tipidir. Işığın yoğunluğu arttığında, foto direnç’ten geçen elektrik akımı artar. Kısaca anlatmak gerekirse Foto direnç maruz kaldığı ışık enerjisi arttığında, direnç içerisinde üretilen yük taşıyıcıların sayısı da artar ve buna bağlı olarak, içerisinden geçen elektrik akımı artar. Elektrik akımında artış, dirençte azalma anlamına gelir. Böylece, foto direncin direnç değeri, uygulanan ışığın şiddeti arttığında azalır.
Foto dirençler bazen LDR (Işığa Bağımlı Direnç), veya fotosel olarak da adlandırılır. Foto direnç, direncini yalnızca ışığa maruz kaldığında değiştirir. Avantajları Küçük boyutları, Düşük maliyetli oluşu, Bir yerden başka bir yere kolayca taşınması. Dezavantajları ise Foto direncin doğruluğu çok düşüktür.
Nasıl çalışır?
Işık foto direnç’e düştüğünde, elektronlarının bir kısmı ışıktan enerjiyi emer ve atomlarla bağları koparır. Atomlarla bağlarını koparan elektronlara serbest elektronlar denir.
Foto dirence uygulanan ışık enerjisi yüksek oranda arttığında, çok sayıda elektronu fotonlardan enerji kazanır ve ana atomlarla bağları koparır. Ana atomlarla bağlantıyı koparan çok sayıdaki değer elektronları iletim bandına sıçrayacaktır.
İletim bandında bulunan elektronlar herhangi bir atoma ait değildir. Dolayısıyla, bir yerden başka bir yere özgürce hareket ederler. Değerlik elektronu atomdan ayrıldığında, atomdaki belirli bir yerde bir boşluk oluşturulur. Bu boşluğa delik denir. Bu nedenle, serbest elektronlar ve delikler çift olarak üretilir.
Bir yerden başka bir yere serbestçe hareket eden serbest elektronlar elektrik akımını taşır. Benzer şekilde, değer bandında hareket eden delikler elektrik akımı taşır. Aynı şekilde, hem serbest elektronlar hem de delikler elektrik akımı taşıyacaktır. Foto direnç’ten akan elektrik akımı miktarı, üretilen yük taşıyıcı sayısına (serbest elektronlar ve delikler) bağlıdır.
Yapısı ve özellikleri
Foto dirençler silikon veya germanyum gibi yüksek dirençli yarı iletkenlerden yapılmıştır. Ayrıca, kadmiyum sülfit veya kadmiyum selenid gibi diğer malzemelerden yapılırlar.
Işığın yokluğunda, foto direnç’ler yüksek dirençli materyaller olarak işlev görürken, ışığın varlığında foto direnç’ler düşük dirençli materyaller olarak işlev görür.
Malzeme yapısına göre tipleri
İçsel foto direnç
İçsel foto dirençler silikon veya germanyum gibi saf yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Herhangi bir atomun en dıştaki kabuğu, sekiz değerlik elektronu tutabilir. Bununla birlikte, silikon veya germanyumda, her bir atom sadece dört değerlikli elektrondan oluşur. Her atomun bu dört değerlik elektronu, en dıştaki kabuğu tamamen doldurmak için komşu dört atomla dört kovalent bağ oluşturur. Sonuç olarak, hiçbir elektron serbest bırakılmaz.
Standart bir foto direnç için ışık enerjisi uyguladığımızda, yalnızca az sayıda değerlik elektronu yeterli miktarda enerji kazanır ve ana atomdan serbest kalır. Dolayısıyla, az sayıda şarj taşıyıcısı üretilir. Sonuç olarak, içsel foto direnç’ten küçük bir elektrik akımı akar.
Elektrik akımındaki artışın direncin azalması anlamına geldiğini biliyoruz. İçsel foto direnç’lerde, ışık enerjisindeki artışla direnç hafifçe düşer. Bu nedenle, içsel foto direnç’ler ışığa karşı daha az hassastır. Bu nedenle, pratik uygulamalar için güvenilir değildirler.
Dışsal foto dirençler
Dışsal yarı iletken malzemeler; silikon ve fosfor(safsızlık)’tan yapılmıştır. Her silikon atomu dört değerlik elektronundan ve her fosfor atomu beş değerlik elektronundan oluşur. Fosfor atomunun dört değerlik elektronu, komşu dört silikon atomuyla dört kovalent bağ oluşturur. Bununla birlikte, fosfor atomunun beşinci değer elektronu, silikon atomuyla kovalent bağı oluşturamaz çünkü silikon atomunun sadece dört değerlik elektronu vardır. Böylece, her fosfor atomunun beşinci değerlik elektronu atomdan serbest kalmaktadır. Böylece, her fosfor atomu serbest bir elektron üretir. Üretilen serbest elektron, diğer atomların değerlik elektronlarıyla çarpışacak ve onları serbest bırakacaktır. Benzer şekilde, tek bir serbest elektron çoklu serbest elektronlar üretir. Bu nedenle az sayıda safsızlık (fosfor) atomunun eklenmesi milyonlarca serbest elektron üretir.
Dışsal foto dirençlerde, çok sayıda şarj taşıyıcısına sahibiz. Bu nedenle, az miktarda ışık enerjisi sağlamak, daha fazla sayıda yük taşıyıcısı üretir. Böylece elektrik akımı hızla artar. Elektrik akımında artış, dirençte azalma anlamına gelir. Bu nedenle, dış ışık düzenleyicisinin direnci uygulanan ışık enerjisindeki küçük artış ile hızla azalır. Dışsal foto direnç’ler pratik uygulamalar için güvenilirdir.
Nerelerde kullanılır?
Foto dirençler, sokak ışıklarında ışığın ne zaman yanması veya sönmesi gerektiğini belirlemek için kullanılır. Çevredeki ışık üzerine düştüğünde, sokak lambasının sönmesine neden olur. Işık olmadığında, sokak lambasının yanmasına neden olur. Bu elektrik israfını azaltır. Alarm cihazları, güneş sokak lambaları, gece lambaları ve saatli radyolar gibi çeşitli cihazlarda da kullanılırlar.
