Fotowiderstand: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 25. Juli 2010, 21:48 Uhr

Schaltzeichen eines Fotowiderstandes

Ein Fotowiderstand ist ein Widerstand, der seinen Wert bei Lichteinwirkung ändert. Er ist auch bekannt unter der Abkürzung LDR (engl.: light dependent resistor).

Funktion

Typischer Fotowiderstand

Photoleitung ist ein Teil des inneren photoelektrischen Effektes und bezeichnet die Zunahme der Leitfähigkeit eines Halbleiters bei Beleuchtung. Diese Zunahme der Leitfähigkeit entsteht, weil energiereiche Photonen einige Elektronen vom Valenzband in das energetisch höher gelegene Leitungsband heben.

Aufbau

Auf einer isolierenden Unterlage ist eine dünne Schicht aus besonders lichtempfindlichem Halbleitermaterial aufgebracht, wobei jedoch (im Gegensatz zu Fotodioden oder Fototransistoren) keine Sperrschicht ausgebildet wird.
Fotowiderstände bestehen oft aus Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid, die beide etwa die gleiche Farbempfindlichkeit wie das menschliche Auge oder Fotofilme besitzen. Für eine Empfindlichkeit im Infrarotbereich werden Materialien wie Bleisulfid oder Indiumantimonid verwendet.

Die elektrischen Anschlüsse bestehen aus zwei aufgebrachten kammartigen Metallflächen, die sich gegenüberstehen. Dadurch erlangt der Fotowiderstand seine mäanderartige Struktur.

Die gesamte Anordnung wird mit Anschlussdrähten versehen und dann mit transparentem Kunstharz beschichtet oder vergossen. Auch hermetische Metallgehäuse mit Glasfenstern sind gebräuchlich.

Kennwerte

Fotowiderstände besitzen, wie andere elektronische Bauteile auch, eine Menge von Kennwerten. Für einen Bastler sind dabei hauptsächlich von Interesse:

• Der Dunkelwiderstand R₀ ist der Widerstandswert des Fotowiderstands bei Dunkelheit. Typischerweise liegt dieser Wert im Bereich von 1 MOhm bis 100 MOhm und wird erst nach mehreren Sekunden Dunkelheit erreicht.
• Der Hellwiderstand R₁₀₀₀ ist der Wert des Fotowiderstands bei 1000 lx und liegt typisch bei 100 Ohm bis 2 kOhm.

Weitere Parameter, wie die Ansprechzeit (die Zeit, die nach Einschalten einer Beleuchtung von 1000 Lux nach Dunkelheit vergeht, bis der Strom durch den Widerstand 65% des vorgegebenen Wertes erreicht) oder der Spektralbereich (die materialabhängige spektrale Empfindlichkeitskurve), sind hier nur von nebensächlicher Bedeutung.

Anwendungsbeispiele

Zitat des Elektronik-Kompendium: "Wenn die Trägheit keine Rolle spielt, dann wird ein Fotowiderstand als Beleuchtungsstärkemesser, Flammenwächter, Dämmerungsschalter und als Sensor in Lichtschranken verwendet."

Da Fotowiderstände extrem träge auf Änderungen des einfallenden Lichts reagieren (bis zu 5 Sekunden auf einen Hell-Dunkel-Wechsel, sind sie inzwischen in den meisten Schaltungen durch die um Größenklassen schneller reagierenden Fotodioden oder Fototransistoren ersetzt worden. Ein weitere Problem mit LDRs ist die relativ starke Temperaturabhängigkeit. Durch den Cadmiumgehalt ist dazu noch der kommerzielle Einsatz stark eingeschränkt. Die einzigen noch zu findenden Schaltungsbeispiele sind Dämmerungsschalter und selbsterregende Blinker...

Einfache Schaltung mit Transistor

Dämmerungsschalter:
Lichtabhängiges Schalten einer Last (hier eine Beleuchtung) mittels Spannungsteiler und Transistor. Mit dem Widerstand R_T läßt sich die Schaltschwelle einstellen.

Und im Internet gefunden:

Eine Abwandlung nebenstehender Schaltung, einfach erklärt - etwas schlechtere Variante mit Last am Emitter:
http://www.taschenlampen-blog.de/2009/08/18/led-steuerung-mit-fotowiderstand-ldr/

Eine Dämmerungsschaltung, mit geeignetem Relais theoretisch sogar für 230 V~ geeignet:
http://www.malo-web.de/index.shtml?dschalter

Blinkerschaltungen mit LDR und LED:
http://www.b-kainka.de/bastel29.htm

Anmerkungen

Der Autor möchte hier weder die an anderen Stellen zu findenden Formelsammlungen wiedergeben, noch mit diesem Artikel ein Fachbuch ersetzten. Einzig die Grundlagen, die (auch aus eigener Erfahrung) für einen Hobby-Bastler von Interesse sind, sollen hier dargestellt werden.

Weblinks

Das Elektronik-Kompendium
Wikipedia

Autor

--Frank<br\> --Williwilli - Konsolidierung mit LDR