Fotowiderstand

LDR (light dependent resistor)

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.

Aufbau 
     eines Fotowiderstands
Aufbau eines Fotowiderstands lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

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.

Widerstands-Licht-Kennlinie eines Fotowiderstands
Widerstands-Licht-Kennlinie eines Fotowiderstands lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

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 lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

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).

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