{"id":51159,"date":"2023-02-09T06:00:57","date_gmt":"2023-02-09T05:00:57","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/fotorezystor-co-to-jest-i-co-warto-wiedziec\/"},"modified":"2023-07-14T08:37:51","modified_gmt":"2023-07-14T06:37:51","slug":"fotoresistor-was-ist-das-und-was-ist-wissenswert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/fotoresistor-was-ist-das-und-was-ist-wissenswert\/","title":{"rendered":"Fotoresistor – Was ist das und was ist wissenswert?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 4<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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Wir k\u00f6nnen elektrischen Strom in Lichtenergie umwandeln. Wir k\u00f6nnen auch Licht verwenden, um den Stromfluss in elektrischen Schaltkreisen zu steuern – erfahre mehr \u00fcber Fotowiderst\u00e4nde!<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fotoresistoren in der Elektronik<\/h2><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In diesem Artikel werden der Aufbau, das Funktionsprinzip und die praktischen Anwendungen von Fotowiderst\u00e4nden vorgestellt. Fotowiderst\u00e4nde sind Elemente, die ihren Widerstand in Abh\u00e4ngigkeit von der Intensit\u00e4t des auf ihre lichtempfindliche Oberfl\u00e4che einfallenden Lichts \u00e4ndern.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Was ist ein Fotoresistor?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Ein\u00a0Fotowiderstand<\/a>\u00a0(LDR – Light Dependent Resistor) ist ein elektronisches Bauteil, das wie ein gew\u00f6hnlicher Widerstand zwei Anschl\u00fcsse hat. W\u00e4hrend jedoch Widerst\u00e4nde ihren konstanten Widerstand unter den verschiedenen Umgebungsbedingungen, f\u00fcr die sie ausgelegt sind, beibehalten, h\u00e4ngt ihr Widerstand bei Fotowiderst\u00e4nden von der Lichtintensit\u00e4t ab. Dank dieser Eigenschaft finden sie in verschiedenen Anwendungen der modernen Elektronik breite Verwendung.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Der Widerstand eines Fotowiederstands ist ein Parameter, der von der Intensit\u00e4t des Lichts abh\u00e4ngt, das auf seine lichtempfindliche Oberfl\u00e4che trifft. Vereinfacht ausgedr\u00fcckt, haben Fotowiderst\u00e4nde einen sehr hohen Widerstand, der bis zu Millionen von Ohm betragen kann. Wird ein Fotowiderstand hingegen mit Licht bestrahlt, sinkt sein Widerstand erheblich – bei ausreichend starkem Licht sogar auf ein einziges Ohm. Wichtig ist, dass die Lichtquelle, f\u00fcr die der Fotowiderstand empfindlich ist, entweder eine Gl\u00fchbirne oder Sonnenlicht sein muss. Die elektromagnetische Wellenl\u00e4nge, d. h. das auf die Oberfl\u00e4che des Widerstands auftreffende Licht, und die Empfindlichkeit des Fotowiderstands h\u00e4ngen nicht linear voneinander ab.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Aufbau und Funktionsweise von Fotowiderst\u00e4nden<\/span><\/span>
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Fotowiderst\u00e4nde unterscheiden sich unter anderem durch die Art der verwendeten Materialien, die die Art des verwendeten Leiters bestimmen, der ein eigenst\u00e4ndiger Halbleiter (undotiert) sein kann, zu dem Halbmetalle wie Silizium und Germanium geh\u00f6ren, oder ein nicht eigenst\u00e4ndiger Halbleiter (dotiert), bei dem der quantitative Anteil freier Elektronen und L\u00f6cher gleich ist. In Fotowiderst\u00e4nden, die auf eigenst\u00e4ndigen Halbleitern basieren, regen Photonen des Lichts die Valenzelektronen an und geben ihnen die notwendige Energie f\u00fcr ihren \u00dcbergang in das Leitungsband. Dadurch erh\u00f6ht sich die elektrische Ladungsakkumulation und der spezifische Widerstand dieses Materials nimmt ab. Anders verh\u00e4lt es sich bei Fotowiderst\u00e4nden aus Halbleitern, deren Struktur verunreinigt ist. Hier kommt es zur Bildung neuer Energieb\u00e4nder, die Elektronen oberhalb des normalerweise vorhandenen Valenzbandes enthalten. Dadurch wird die Breite des verbotenen Bandes so weit verringert, dass weniger Energie erforderlich ist, um Elektronen in das Leitungsband zu bewegen, als dies bei eigenst\u00e4ndigen Halbleitern der Fall ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dies f\u00fchrt dazu, dass ein Fotowiderstand auf der Basis eines eigenst\u00e4ndigen Halbleiters auf eine Lichtwelle so reagiert, dass mit zunehmender Lichtintensit\u00e4t sein spezifischer Widerstand und der daraus resultierende Widerstand abnimmt. Die Einschwingcharakteristik des Fotowiderstands ist dann hyperbolisch, da der Widerstand des\u00a0Fotowiderstands<\/a>\u00a0umgekehrt proportional zur Intensit\u00e4t des auf seine lichtempfindliche Oberfl\u00e4che einfallenden Lichts ist. Dies l\u00e4sst sich leicht beobachten, indem man ein Ohmmeter an die Leitungen des Fotowiderstands anschlie\u00dft. Wenn man den Fotowiderstand in einem Raum mit viel Tageslicht abdeckt und nach und nach wieder freilegt, kann man am Ohmmeter eine allm\u00e4hliche Abnahme des Widerstandes des Fotoresistors beobachten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Empfindlichkeit des Fotoresistors<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Aus dem zuvor beschriebenen kurzen Experiment geht hervor, dass sich die Empfindlichkeit des Fotoresistors mit der Wellenl\u00e4nge des Lichts \u00e4ndert, das auf seine lichtempfindliche Oberfl\u00e4che trifft. \u00dcberschreitet die Wellenl\u00e4nge des Lichts hingegen den Bereich, der von den \u00dcbergangseigenschaften des Widerstands abgedeckt wird, so \u00e4ndert sich sein Verhalten nicht. \u00dcberschreitet der Wert der Wellenl\u00e4nge jedoch den Bereich, der von den Eigenschaften des Fotowiderstands abgedeckt wird, so \u00e4ndert sich der Wert des Widerstands dieses Fotoresistors in keiner Weise, da verschiedene lichtempfindliche Materialien unterschiedliche spektrale Ansprechcharakteristiken aufweisen, die die Abh\u00e4ngigkeit der Empfindlichkeit von der Lichtwellenl\u00e4nge verdeutlichen. Fotowiderst\u00e4nde aus nicht selbsthaltenden Halbleitern werden meist f\u00fcr Anwendungen hergestellt, die in einer Umgebung mit einer st\u00e4rkeren Bestrahlung als der des Sonnenlichts arbeiten und einen Wellenl\u00e4ngenbereich nahe der Infrarotstrahlung erreichen. In solchen F\u00e4llen sollte die lichtempfindliche Schicht des Fotowiderstands zus\u00e4tzlich vor den Auswirkungen \u00fcberm\u00e4\u00dfiger W\u00e4rme gesch\u00fctzt werden, die zu Messverf\u00e4lschungen und sogar zur Besch\u00e4digung der lichtempfindlichen Struktur f\u00fchren kann.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Wie werden Fotowiderst\u00e4nde hergestellt?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Zu den Substanzen, die zur Herstellung von Fotoresistoren verwendet werden, geh\u00f6ren Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid, Blei(II)-sulfid, Blei(II)-selenid und Indiumantimon. Das beste Endergebnis wird erzielt, wenn diese Stoffe in Pulverform vorliegen. Bei der Herstellung von Fotowiderst\u00e4nden aus diesen Stoffen wird das Pulver mit einem Bindemittel zusammengepresst und bei einer entsprechend hohen Temperatur gesintert. Auf die so entstandene Oberfl\u00e4che werden dann Kammerelektroden aufgebracht, die die lichtempfindliche Schicht bilden. Am Ende der Produktion werden die lichtempfindlichen K\u00e4mme mit den L\u00f6tanschl\u00fcssen des Fotoresistors verbunden. Um den Fotowiderstand in Gebieten mit starker Sonneneinstrahlung gut vor hohen Temperaturen zu sch\u00fctzen, wird seine lichtempfindliche Schicht mit einer transparenten Schutzschicht aus Glas oder hitzebest\u00e4ndigem Kunststoff \u00fcberzogen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Fotowiderst\u00e4nde - Praktische Anwendungen<\/span><\/h2><\/h2><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eine der h\u00e4ufigsten Anwendungen f\u00fcr Widerst\u00e4nde sind Lichtintensit\u00e4tssensoren. Die einfachste Schaltung, die auf einem Fotowiderstand basiert, erkennt das Vorhandensein von Licht auf eine starre Null-Eins-Weise, d. h. es ist Licht vorhanden oder es ist kein Licht vorhanden. Fotowiderst\u00e4nde k\u00f6nnen auch dort eingesetzt werden, wo eine genaue Messung der Lichtintensit\u00e4t erforderlich ist. Zu nennen sind hier z. B. Luxmeter f\u00fcr Kameras sowie Miniaturroboter, die einem vorgezeichneten Weg folgen, wobei LEDs<\/a> im Zusammenspiel mit Fotowiderst\u00e4nden die notwendigen Signale an einen Mikrocontroller liefern, um den Roboter automatisch zu navigieren. Eine sehr beliebte Anwendung f\u00fcr Fotowiderst\u00e4nde sind auch D\u00e4mmerungsschalter, mit denen wir das Ein- und Ausschalten der Au\u00dfenbeleuchtung, z. B. in Parkh\u00e4usern, Stra\u00dfen oder Parks, automatisieren k\u00f6nnen. Bei solchen Anwendungen kann die Schaltschwelle in der Regel direkt vom Zielbenutzer eingestellt werden. Bei einer D\u00e4mmerungsschalteranwendung wird ein kleines einstellbares Potentiometer zur Einstellung der Schaltschwelle verwendet. Von seiner Stellung h\u00e4ngt die Verschiebung der Fotowiderstandseigenschaften und der Wert des Stroms im Schaltkreis ab, der einen entsprechenden Spannungsabfall verursacht, der das Schalten im Schaltkreis bewirkt, der die Spule des Sch\u00fctzes oder Relais des Beleuchtungskreises oder anderer Ger\u00e4te steuert. Die Einstellung der Schaltschwelle in einer auf einem Fotowiderstand basierenden Schaltung kann auch mit Hilfe eines Mikrocontrollers (oder einer Entwicklungsplatine mit einem Mikrocontroller – z. B. Arduino oder STM32) ge\u00e4ndert werden, der einen ADC enth\u00e4lt. Wir k\u00f6nnen Fotowiderst\u00e4nde auch zum Aufbau von Soundeffekten verwenden, die f\u00fcr die Komprimierung des Tons und die Begrenzung des maximalen Pegels des Audiosignals verantwortlich sind. Bei solchen Anwendungen wird der Ton selektiv verst\u00e4rkt, d. h. es werden bestimmte Obert\u00f6ne verst\u00e4rkt, deren Amplitude innerhalb der voreingestellten Schwelle des Signalbegrenzers liegt. Um ein solches Ger\u00e4t zu bauen, m\u00fcssen Fotowiderst\u00e4nde so mit LEDs verbunden werden, dass das Licht der LED auf die lichtempfindliche Schicht des Fotowiderstands f\u00e4llt. Die Helligkeit und der Dynamikbereich der LED h\u00e4ngen dann vom Pegel der einzelnen Obert\u00f6ne im Audiosignal ab.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Da Fotowiderst\u00e4nde naturgem\u00e4\u00df ein Latenzph\u00e4nomen aufweisen, wird das Audiosignal entsprechend gegl\u00e4ttet, so dass es frei von Verzerrungen ist. Damit der Fotowiderstand zusammen mit der LED in der Begrenzerschaltung ordnungsgem\u00e4\u00df funktioniert, ist es notwendig, diese Komponenten in einen Schrumpfschlauch oder ein Isolierband einzuschwei\u00dfen, um das Licht von au\u00dfen zu blockieren – vor allem, wenn sich andere LEDs im Ger\u00e4tegeh\u00e4use befinden, deren Licht den Fotowiderstand st\u00f6ren k\u00f6nnte.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Besuchen Sie den Botland-Blog und erfahren Sie mehr \u00fcber Fotowiderst\u00e4nde!\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/botland.de\/blog\/fotoresistor-was-ist-das-und-was-ist-wissenswert\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Fotoresistor - Was ist das und was ist wissenswert? - Botland\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"Mit Licht l\u00e4sst sich der Stromfluss in elektrischen Schaltkreisen steuern. 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