Fotowiderstand

Fotowiderstände (LDR) sind Halbleiterbauelemente der Optoelektronik, deren Widerstand sich bei Lichteinfall ändert. Als Halbleitermaterial werden u.a. Cadmiumsulfid ( CdS) und Selen benutzt, das als dünne Schicht mäanderförmig zwischen die kammförmigen Leiterbahnen gelegt wird. Bei Lichteinfall erhöht das Cadmiumsulfid durch verstärkte Loch-Elektronen-Bildung den elektrischen Strom.

Da es sich bei Fotowiderständen um Widerstände handelt, können sie in beiden Richtungen betrieben werden und steuern über den Lichteinfall den Stromfluss durch Veränderung des Widerstandswertes. Steigt der Lichteinfall, sinkt der Widerstandswert. Der Dynamikbereich des Widerstandswertes kann durchaus zwei bis drei Zehnerpotenzen umfassen, also beispielsweise zwischen einigen Ohm und Mega-Ohm liegen.

Aufbau 
   eines Fotowiderstands

Aufbau eines Fotowiderstands

Widerstands-Licht-Kennlinie 
   eines Fotowiderstands

Widerstands-Licht-Kennlinie eines Fotowiderstands

Die spektrale Lichtempfindlichkeit entspricht bei den Standard-Fotowiderständen dem Bereich der sichtbaren Wellenlängen, das Maximum liegt bei etwa 600 nm, also im gelborangen Bereich. Es gibt aber auch spezielle Ausführungen die ihre höchste Empfindlichkeit bei Infrarot haben. Darüber hinaus haben diese Bauelemente eine nicht zu vernachlässigende Trägheit.

Bei einem Light Dependent Resistor sind zwei Kupferkämme auf einer isolierten Unterlage angebracht. Dazwischen liegt eine dünne Cadmiumsulfid-Schicht (CdS) in Form eines gewundenen Bandes. Cadmiumsulfid ist ein Halbleitermaterial, bei dem die elektrische Leitfähigkeit von der einfallenden Lichtmenge abhängt. Je mehr Licht auf die Cadmiumsulfid-Schicht fällt, desto größer ist die Rekombination zwischen Löchern und Elektronen, desto größer ist auch der elektrische Strom.

Widerstandsänderung eines Fotowiderstands in Abhängigkeit von der Beleuchtung

Widerstandsänderung eines Fotowiderstands in Abhängigkeit von der Beleuchtung

Fotowiderstände können in Abhängigkeit von dem Material einen Dunkelwiderstand zwischen 1 Mega-Ohm und 100 Mega-Ohm haben, der bei Beleuchtung mit 1.000 Lux (lx) auf unter 100 Ohm bis 1 Kilo-Ohm fallen kann. Die Veränderungsgeschwindigkeiten liegen im Millisekunden-Bereich, pro Sekunde kann sich der Widerstandswert um einige hundert Kilo-Ohm verändern. Fotowiderstände werden u. a. in Dämmerungsschaltern eingesetzt.

Weitere Halbleitermaterialien für Fotowiderstände sind z. B. Cadmiumselenid (CdSe), Bleisulfid (PbS), Bleiselenid (PbSe), Cadmiumtellurid (CdTe), Zinkoxid (ZnO), Selen (Se), Indiumantimonid (InSb), Indiumarsenid (InAs), Germanium (Ge) oder Silizium (Si).

Informationen zum Artikel
Deutsch: Fotowiderstand
Englisch: light dependent resistor - LDR
Veröffentlicht: 11.03.2014
Wörter: 331
Tags: #Passive Bauelemente
Links: Beleuchtung, CD (compact disc), CdS (cadmium sulfide), CdTe (cadmium telluride), Dynamik
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