Işığa Duyarlı Direnç (LDR) Nedir?

Işık sensörleri yapıları gereği pek çok parçadan oluşur. Işık sensörlerinin en önemli bileşenlerinden biri olan “ışığa duyarlı direnç (LDR)” ortama ya da üzerine düşen ışığı algılayan ve ışığın şiddetine göre direnç değerlerinde değişiklik gösteren pasif devre elemanıdır.

LDR, sensörlerdeki fotodiyot ve fototransistörler ile neredeyse aynı işlevi görür. Ancak, yapı olarak bunlardan farklıdır. LDR pasif yapıdadır, ışık algılaması sonucu direnç değişimi oluşturur; fotodiyot ve fototransistörler de ışık algılaması pn birleşim noktaları (pn junctions) yardımıyla olur.

LDR, yarı iletken ve yüksek direnç değerine sahip malzemeden meydana gelir. Genellikle yarı iletken olarak kadmiyum sülfür (CdS) kullanılır. Üzerine düşen enerjili fotonlar (ışık), değerlik elektron bandında (yüksek dirençli) bulunan elektronlara enerjilerini aktarırlar, böylece iletken bölgeye atlamalarını sağlarlar. Bu şekilde iletken bölgede daha fazla enerjili elektronun dolanması sağlanır ve yarı iletken malzemenin direnci azalmaya başlar. Düşen ışık yoğunluğu arttıkça iletken banda atlayan elektron miktarı da artar, böylece malzemenin direnci azalır.

Işık yoğunluğuna göre direnç değişimi şu şekildedir:

LDR’ler ışığa duyarlıdırlar, bu yüzden karanlıktaki direnç değerleri çok yüksektir ve MΩ mertebelerindedir. Uygulanan ışık yoğunluğuna göre lineer olmayan şekilde direnç değerleri azalır ve kΩ seviyelerine kadar inerler.

LDR’de kullanılan her yarı iletken malzemenin kendine has ışık dalga boyu duyarlılığı vardır. Eğer uygulanan ışık, malzemenin dalga boyu duyarlılığı aralığında değilse direnç değerinde değişiklik görülmez. Bu anlamda, her yarı iletken malzemenin ışık dalga boyu aralığı ve direnç değişim miktarı farklıdır.

LDR 2 çeşittir;

1) Saf LDR (Intrinsic LDR)

Saf LDR, katkısız yarı iletken malzemeden oluşur. Işık yoğunluğuna göre değerlik elektron bandından, iletken bandına elektron akışı meydana gelir.

2) Katkılı LDR (Extrinsic LDR)

Katkılı LDR’de yabancı madde olarak katkılı yarı iletken malzeme kullanılır. Katkı maddesi değerlik elektron bandının üzerinde yeni bir enerji bandı oluşturur ve elektronların bu banttan iletken banda geçişleri, daha az enerji ile gerçekleşir.

LDR’ler basit yapıları ve düşük maliyetleri ile başta, ışık sensörleri, aydınlatma sistemleri ve alarm sistemleri gibi pek çok alanda kullanılırlar.