Câu hỏi:Quang điện trở khi ánh sáng rọi vào thì R thay đổi như thế nào? Show A. Giữ nguyên B. Tăng C. Giảm D. Cả 3 đều sai Lời giải Đáp án đúng:C Quang điện trở khi ánh sáng rọi vào thì R giảm. Cùng Top lời giải tìm hiểu nội dung về Quang điện trở hoạt động như thế nào dưới đây nhé Quang điện trở là gì?- Quang điện trở là sự kết hợp từ các hạt photon, có nghĩa là các hạt ánh sáng. - Đúng như tên nó điện trở của nó phụ thuộc vào áng sáng chiếu vào nó. Chúng được gọi là LDR phụ thuộc ánh sáng. => Chúng ta có thể định nghĩa quang điện trở là loại biến trở có điện trở ngược lại với cường độ ánh sáng. - Hình ảng quang điện trở : QUANG ĐIỆN TRỞ- Ký hiệu quang điện trở: Các loại quang điện trở* Chất phát quang trong: Như chúng ta đã biết , phía trong là chất bán dẫn ( trường hợp này là vật liệu bán dẫn ) không hề có tạp chất. Có nghĩa vật liệu quang dẫn kích thích các hạt mang điện ở giải hóa trị đến giải dẫn. *Chất phát quang ngoài: Chất phát quang ngoài là vật liệu bán dẫn có một số tạp chất, hoặc được pha tạp. Chúng kích thích các hạt mang điện giữa một tạp chất và dãi hóa trị hoặc dải dẫn. Nguyên lý hoạt động của quang trởĐể hiểu được nguyên lý hoạt động của LDR, chúng ta hãy tìm hiểu một chút về các electron hóa trị và các electron tự do. Như chúng ta đã biết, các electron hóa trị là những electron nằm ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử. Do đó, chúng liên kết một cách lỏng lẻo với hạt nhân của nguyên tử. Điều này có nghĩa là chỉ cần một lượng năng lượng nhỏ là đủ để kéo nó ra khỏi quỹ đạo bên ngoài. Mặt khác, các electron tự do là những electron không liên kết với hạt nhân và do đó chúng chuyển động tự do khi có năng lượng bên ngoài như điện trường đặt vào. Do đó, khi có năng lượng làm cho electron hóa trị kéo ra khỏi quỹ đạo ngoài, nó đóng vai trò như một điện tử tự do; sẵn sàng chuyển động bất cứ khi nào có điện trường tác dụng. Năng lượng ánh sáng được sử dụng để làm cho một electron hóa trị trở thành một electron tự do. Nguyên tắc rất cơ bản này được sử dụng trong quang trở. Ánh sáng chiếu xuống vật liệu quang dẫn sẽ bị hấp thụ, do đó tạo ra nhiều electron tự do từ các electron hóa trị. Khi năng lượng ánh sáng chiếu vào vật liệu quang dẫn tăng, số electron hóa trị nhận năng lượng và tách khỏi liên kết với hạt nhân tăng lên. Điều này dẫn đến một số lượng lớn các electron hóa trị nhảy đến vùng dẫn, sẵn sàng chuyển động tự do khi có tác dụng của bất kỳ ngoại lực nào như điện trường. Như vậy, khi cường độ ánh sáng tăng thì số electron tự do cũng tăng lên. Điều này có nghĩa là độ dẫn điện của vật liệu quang dẫn tăng đồng nghĩa với việc giảm điện trở suất của vật liệu. Một số mạch ứng dụng đơn giản dùng quang trởMạch tắt/mở đèn tự động Khicó ánh sáng chiếu vào quang điện trở LDR, điệntrở của LDR giảm xuống làmchođiện thế ở chân +input (chân 3) của LM358 giảm xuống.Ngượclại,khi khôngcó ánh sáng hoặc ánh sáng yếu chiếu vào quang trở LDR, điện trởcủa LDR tăng lên làm cho điện thế ở chân +input (chân 3) của LM358 tăng lên. Điệnthế ở-input (chân2) và +input(chân 3)của LM358 luôn được so sánh với nhau đểxuất ra điện áp ở chân output (chân 1).Khi điện áp ở +intput lớn hơn –input thì điện áp output sẽ ở mức cao làm cho transistor dẫn, relay được kích hoạt, đèn được cấp điện 220VAC và sáng lên. Ngược lại, điện áp ở output sẽ ở mức thấp làm đèn tắt. Chúng ta có thể điều chỉnh giá trị của biến trở VR để tăng hay giảm điện áp ở chân -input đồng nghĩavới việc điều chỉnh độ nhạy củamạch. Mạch báo động dùngIC 555 Khi có ánh sáng chiếu vào, điện trở của LDR có giá trị nhỏ và chân kích (chân 2) của IC1 được giữ ở mức cao và đầu ra của IC1 (chân 3) ở mức thấp. Bất cứ khi nào chùm ánh sáng bị ngắt, điện trở của LDR tăng cao. Trong thời điểm đó, một xung âm được kích vào chân số 2 và IC1 tạo một xung vuông có độ rộng khoảng 10 giây ở chân 3. Tín hiệu xung vuông ở ngõ ra của IC1 được cấp cho mạch dao động đa hài sử dụng IC2. Mạch sẽ phát ra hín hiệu cảnh báo qua loa trong khoảng thời gian từ 10 đến 11 giây. Ứng dụng của quang trở Cảm biến quang (LDR) có giá thành thấp, cấu tạo đơn giản và thường được sử dụng làm cảm biến ánh sáng. Các ứng dụng khác của quang trở bao gồm: - Phát hiện sự vắng mặt hoặc sự hiện diện của ánh sáng như trong đồng hồ đo ánh sáng của camera -Được sử dụng trong thiết kế chiếu sáng đường phố -Đồng hồ báo thức -Mạch báo trộm -Máy đo cường độ ánh sáng -Được sử dụng như một phần của hệ thống SCADA để thực hiện các chức năng như đếm số lượng gói hàng trên băng chuyền chuyển động 1. Điện trở quanglà gì?Điện trở quang là một linh kiện điện tử có điện trở phụ thuộc ánh sáng chiếu vào nó. Đây một linh kiện điện tử nhạy cảm với ánh sáng. Khi có ánh sáng chiếu vào nó, thì điện trở sẽ thay đổi. Giá trị điện trở của quang trở giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên và ngược lại. Vì lý do này, chúng còn được gọi là điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, viết tắt là LDR (Light Dependent Resistor). Cùng Top lời giải mở rộng kiến thức về điện trở quang nhé! 2. Ký hiệu và cấu tạocủa điện trở quangMột điện trở quang được cấu tạo từ vật liệu bán dẫn nhạy cảm với ánh sáng, thông thường là Cadmium Sulphide (CdS). Vật liệu này được phủ trên một chất nền cách điện như gốm theo hình zig-zag để có được giá trị điện trở và công suất mong muốn. Trong điều kiện thiếu ánh sáng, LDR có điện trở rất cao khoảng vài MΩ. Tuy nhiên, khi có ánh sáng, linh kiện thể hiện đặc tính điện trở thấp, khoảng vài trăm Ω. Phần còn lại là các tiếp xúc (chân) kim loại được gắn kết ở hai bên của vùng phía trên. Điện trở của 2 chân kim loại này phải càng nhỏ càng tốt để đảm bảo rằng điện trở chủ yếu thay đổi do tác dụng của ánh sáng. Toàn bộ cấu trúc được đặt trong một vỏ nhựa để có thể giúp tiếp xúc được với ánh sáng và cảm nhận được sự thay đổi của cường độ ánh sáng. Hình bên dưới minh họa cho thấy cấu tạo của một điện trở phụ thuộc vào ánh sáng. 3. Nguyên lý hoạt động của điện trở quangNhư chúng ta đã biết, các electron hóa trị là những electron nằm ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử. Do đó, chúng liên kết một cách lỏng lẻo với hạt nhân của nguyên tử. Điều này có nghĩa là chỉ cần một lượng năng lượng nhỏ là đủ để kéo nó ra khỏi quỹ đạo bên ngoài. Nguyên tắc rất cơ bản này được sử dụng trong quang trở. Ánh sáng chiếu xuống vật liệu quang dẫn sẽ bị hấp thụ, do đó tạo ra nhiều electron tự do từ các electron hóa trị. Khi năng lượng ánh sáng chiếu vào vật liệu quang dẫn tăng, số electron hóa trị nhận năng lượng và tách khỏi liên kết với hạt nhân tăng lên. Điều này dẫn đến một số lượng lớn các electron hóa trị nhảy đến vùng dẫn, sẵn sàng chuyển động tự do khi có tác dụng của bất kỳ ngoại lực nào như điện trường. Mặt khác, các electron tự do là những electron không liên kết với hạt nhân và do đó chúng chuyển động tự do khi có năng lượng bên ngoài như điện trường đặt vào. Do đó, khi có năng lượng làm cho electron hóa trị kéo ra khỏi quỹ đạo ngoài, nó đóng vai trò như một điện tử tự do; sẵn sàng chuyển động bất cứ khi nào có điện trường tác dụng. Năng lượng ánh sáng được sử dụng để làm cho một electron hóa trị trở thành một electron tự do. Như vậy, khi cường độ ánh sáng tăng thì số electron tự do cũng tăng lên. Điều này có nghĩa là độ dẫn điện của vật liệu quang dẫn tăng đồng nghĩa với việc giảm điện trở suất của vật liệu. Các loạiđiện trở quang + Quang trở tạp chất (Extrinsic photoresistor): Quang trở tạp chất được làm từ vật liệu bán dẫn tạp chất.\ + Quang trở thuần khiết (Intrinsic photoresistor): Điện trở quang thuần khiết được làm từ các vật liệu bán dẫn thuần khiết như Silicon hoặc Germani. 4. Một số mạch ứng dụng đơn giản dùng quang trởMạch báo động dùngIC 555 Khi có ánh sáng chiếu vào, điện trở của LDR có giá trị nhỏ và chân kích (chân 2) của IC1 được giữ ở mức cao và đầu ra của IC1 (chân 3) ở mức thấp. Bất cứ khi nào chùm ánh sáng bị ngắt, điện trở của LDR tăng cao. Trong thời điểm đó, một xung âm được kích vào chân số 2 và IC1 tạo một xung vuông có độ rộng khoảng 10 giây ở chân 3. Tín hiệu xung vuông ở ngõ ra của IC1 được cấp cho mạch dao động đa hài sử dụng IC2. Mạch sẽ phát ra hín hiệu cảnh báo qua loa trong khoảng thời gian từ 10 đến 11 giây. Mạch tắt/mởđèn tựđộng Khicó ánh sáng chiếu vào quangđiện trở LDR,điệntrở của LDR giảm xuống làmchođiện thếở chân +input (chân 3) của LM358 giảm xuống.Ngượclại,khi khôngcó ánh sáng hoặc ánh sáng yếu chiếu vào quang trở LDR,điện trởcủa LDR tăng lên làm chođiện thếở chân +input (chân 3) của LM358 tăng lên. Điệnthếở-input (chân2) và +input(chân 3)của LM358 luônđược so sánh với nhauđểxuất rađiện ápở chân output (chân 1).Khiđiện ápở +intput lớn hơn –input thìđiện áp output sẽở mức cao làm cho transistor dẫn, relayđược kích hoạt,đènđược cấpđiện 220VAC và sáng lên. Ngược lại,điện ápở output sẽở mức thấp làmđèn tắt. 5. Ứng dụng của quang trở+ Được sử dụng trong thiết kế chiếu sáng đường phố + Đồng hồ báo thức + Mạch báo trộm + Máy đo cường độ ánh sáng + Phát hiện sự vắng mặt hoặc sự hiện diện của ánh sáng như trong đồng hồ đo ánh sáng của camera |
