Ein Fotowiderstand ist ein Widerstand, der seinen Wert bei Lichteinwirkung ändert. Er ist auch bekannt unter der Abkürzung LDR (engl.: light dependent resistor).
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Funktion
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. Die einzigen noch zu findenden Schaltungsbeispiele sind Dämmerungsschalter und selbsterregende Blinker...
Dämmerungsschalter:
Lichtabhängiges Schalten einer Last (hier eine Beleuchtung) mittels Spannungsteiler und Transistor. Mit dem Widerstand RT 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