مقاومت نوری چیست؟

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

نوعی مقاومت الکتریکی است که مقدار آن بر اثر افزایش شدت نور تابیده‌شده بر آن کاهش می‌یابد، به عبارت دیگر، از خود، فوتو رسانندگی نمایش می‌دهد. مقاومت‌های نوری از یک نیمه‌رسانای دارای مقاومت بالا تشکیل شده‌اند و در صورتی که نور تابیده شده بر روی آن از بسامد کافی برخوردار باشد، فوتون‌های جذب‌شده توسط نیمه‌رسانا به الکترون‌های وابسته‌اش انرژی کافی برای جهش به نوار رسانش را می‌دهند. الکترون آزاد به دست آمده و حفره‌های حاصل جریان الکتریکی را هدایت می‌کنند و به این شکل مقاومت الکتریکی کاهش می‌یابد.

 

 

 

مقاومت‌های نوری ممکن است ذاتی یا مصنوعی باشند. یک نیمه‌رسانای ذاتی، مانند سیلیکون، تنها حامل‌های بار خودش را دارد و نیمه‌رسانای کارامدی نیست. در این نیمه‌رساناها تنها الکترون‌های در دسترس در لایهٔ والانس هستند و بنابراین فوتون‌ها باید انرژی کافی برای تحریک الکترون در طول نوار ممنوعهرا داشته باشند. نیمه‌رساناهای غیرذاتی یا مصنوعی ناخالصی‌هایی دارند که کمترین انرژی الکترون‌های آن‌ها به انرژی لایهٔ رسانش نزدیک‌تر است و چون نیاز نیست الکترون‌ها فاصلهٔ زیادی را جهش کنند، فوتون‌هایی با انرژی کمتر (یعنی با طول موج بیشتر و فرکانس کمتر) برای کاهش مقاومت کافی خواهند بود. برای نمونه اگر برخی از اتم‌های سیلیکون را با فسفر (ناخالصی) جایگزین کنیم، الکترون‌های بیشتری برای رسانش در دسترس خواهند بود و نیمه‌رسانای حاصل یک نیمه‌رسانای غیرذاتی محسوب می‌شود.

مقاومت های نوری از نیمه هادی های خاص ساخته می شوند. همان طور که می دانیم مقاومت نیمه هادی ها به تعداد حاملان بار آزاد در آن ها بستگی دارد. می دانیم که تعداد حاملان آزاد بار در یک نیمه رسانا با افزایش دما زیاد می شود، اکنون باید توجه کنیم که علاوه بر افزایش دما تابش نور با بسامد مناسب هم باعث افزایش این حاملان می شود. برای فهمیدن مفهوم بسامد مناسب، مفهوم دیگری به نام band gap را مطرح می کنیم؛ که عبارت است از تفاوت انرژی بین نوار ظرفیت و نوار رسانش و به عبارت دیگر انرژی لازم برای ایجاد الکترون آزاد و حفره های جدید. در عمل band gap حد پایینی برای انرژی پرتوی تابشی مورد نیاز برای تغییر مقاومت است و پرتوی تابشی باید در رابطه hf > Eg صدق کند که در آن h ثابت پلانک و f بسامد پرتوی فرودی و Eg انرژی band gap است. معمولا بیشینه حساسیت مقاومت های نوری در بسامدی کمی بیشتر از بسامدی است که از جدول بالا به دست می آید و به ازای بسامد های بیشتر و کمتر حساسیت به شدّت افت پیدا می کند. نمودار زیر حساسیت CdS ، CdTe ، CdSe  را بر حسب طول موج نشان می دهد:

 

 در عمل بیشتر مقاومت های نوری از سولفید کادمیوم ساخته می شوند.