#ما_هي_المقاومة_الضوئية؟
المقاومة الضوئيّة مشتقّة من الكلمتين “الفوتون” (جسيمات الضوء) و”المقاومة”، وبالتالي وبمعنى آخر يمكن القول بأنّ المقاومة الضوئيّة هي مقاومة تعتمد على شدّة الضوء، ولهذا السبب تُعرف أيضاً بالاختصار التالي: (LDR (Light Dependent Resistor التي تعتمد على الضّوء.
خلاصة القول يمكن تعريف المقاومة الضوئيّة بما يلي:
هي المقاومة المتغيّرة التي تتناسب قيمتها عكسياً مع شدّة الضّوء المسلّط عليها.
من البديهيات معرفتُنا بالعلاقة بين المقاومة (القدرة على مقاومة تدفّق الالكترونات) والناقليّة (القدرة على السماح بتدفّق الالكترونات) بأنّها علاقة قطبين متعاكستين، وبذلك يمكننا القول بأنّه تنخفض قيمة المقاومة عندما تزداد شدّة الضّوء، مما يعني زيادة الناقليّة بازدياد شدّة الضّوء الذي يسقط على المقاومة الضوئيّة (LDR)، وهذا ما يعبَّر عنه بخاصيّة تدعى بالناقلية الضوئيّة للمادّة، وبالتالي تعرَّف هذه المقاومات الضوئيّة باسم خلايا الناقليّة الضوئيّة أو باختصار الخلايا الضوئيّة.
تمّ تطوير فكرة المقاومة الضوئيّة عندما اكتُشفَت الناقليّة الضوئيّة في عنصر السيلينيوم (Selenium) من قبل العالم Willoughby Smith وذلك عام 1873، ومن خلال هذا الاكتشاف تمّ اختراع العديد من الأجهزة التي تعتمد في عملها على خاصيّة الناقليّة الضوئيّة.
ما هو رمز المقاومة الضوئيّة؟
لتمثيل المقاومة الضوئيّة في مخطّطات الدّارات الالكترونيّة، تمّ استخدام رمز يشير إلى خاصيّة الاعتماد على الضّوء إلى جانب أنّه عنصر مقاوم.
يرمز إلى المقاومة الضوئيّة في الغالب من خلال سهمين يشيران إلى المقاومة، في حين أنّ البعض يفضّل استخدام نفس الرمز السابق مع إضافة دائرة حول المقاومة
الضوئيّة؟
لفهم مبدأ عمل المقاومة الضوئيّة، يجب توضيح مفهومي الكترونات التكافؤ والالكترونات الحرّة.
الكترونات التكافؤ: هي الالكترونات الموجودة على المدار الخارجي للذرّة (أبعد مدار عن الذرّة – الغلاف الخارجي للذرّة)، وبالتالي فهي الالكترونات الأقل ارتباطاً بنواة الذرّة هذا يعني أنّ هذه الالكترونات بحاجة إلى كميّة صغيرة من الطاقة لإخراجها من المدار الخارجيّ للذرّة، أما الإلكترونات الحرة: فهي الإلكترونات التي لا ترتبط بالنواة ممّا يعني أنّ هذه الإلكترونات حرّةً بالتحرّك عند تطبيق طاقةٍ خارجيةٍ مثل الحقل الكهربائيّ، وبعبارةٍ أخرى :عند اكتساب الكترونات التكافؤ لطاقةٍ خارجيّةٍ تجعلها قادرةً على الخروج من المدار الخارجيّ للنواة، فإنها تعمل كالكتروناتٍ حرّة، وتكون قادرةً على التحرّك عند تطبيق حقلٍ كهربائيّ، وفي هذه الحالة يتمّ استخدام الطاقة الضوئيّة لجعل الكترونات التكافؤ الكتروناتاً حرّةً.
يُعتبَر هذا المبدأ أساس عمل المقاومات الضوئيّة، حيث تمتصّ المقاومة الضوئيّة الضوءَ الساقط عليها ممّا يؤدي إلى تحوّل الكترونات التكافؤ إلى الكترونات حرّة، ويوضّح الشكل التالي تمثيلاً مصوّراً لمبدأ عمل المقاومة الضوئيّة.
عمل المقاومة الضوئيّة
مع ازدياد شدّة الإضاءة الساقطة على المقاومة الضوئيّة تزداد ناقليّة المادة، بالتالي يزداد عدد إلكترونات التكافؤ التي تكتسب طاقة وتغادر المدار الخارجيّ للنواة، هذا يؤدي إلى انتقال عددٍ كبيرٍ من الكترونات التكافؤ إلى حزمة الناقليّة وتصبح على استعدادٍ للحركة مع تطبيق قوّة خارجية مثل حقلٍ كهربائيٍّ، وهكذا ومع ازياد شدّة الإضاءة يزداد عدد الالكترونات الحرّة، وبالتالي زيادة الناقليّة الضوئيّة ونقصان المقاومة الضوئيّة.
الآن وبعد توضيح مبدأ العمل، علمنا أن المقاومة الضوئية تعتمد في بنيتها على مادةٍ تمتلك خاصية الناقلية الضوئية، وبالتالي نستنتج أنه يوجد نوعين من المقاومات الضوئية وفقاً لنوع المادة التي تصنع منها المقاومة.
ما هي أنواع المقاومة الضوئية؟
تتكون المقاومات الضوئيّة عموماً من مادة نصف ناقلة تُستخدم كعنصر مقاوم بدون وصلة PN، وهذا ما يجعل المقاومة الضوئيّة جهازاً غير فعاّل (الجهاز غير الفعّال هو الجهاز الذي لا يولّد طاقةً، ولكن يمكنه تخزينها أو تبديدها)، وكما أسلفنا سابقاً، تقسم المقاومات الضوئيّة لنوعين وفق المادة المصنوعة منها المقاومة وهما:
المقاومة الضوئيّة النقيّة Intrinsic Photoresistor: غالباً ما يشار إلى المادة النقيّة بأنّها مادّة نصف ناقلةٍ (شبه موصلة) خاليةٍ من أيّ شوائبٍ، وهذا يعني أنّ المادة ذات الناقليّة الضوئيّة المستخدمة في بناء هذه المقاومة الضوئيّة تعتمد على إعطاء طاقة خارجيّة لحوامل الشحنة لنقلها من حزمة التكافؤ إلى حزمة الناقليّة.المقاومة الضوئيّة المشوبة Extrinsic Photoresistors: هي عبارة عن مادة نصف ناقلة نقيّة مضافاً إليها نسبة من الشوائب لتحسين كفاءتها، ويجب أن تكون هذه المواد الشائبة سطحيّة لا تتأيّن بسرعةٍ بوجود الضّوء، وبالتالي فإنّ المادة ذات الناقليّة الضوئيّة تعتمد على إثارة حوامل الشحنة بين المادة الشائبة وحزمة التكافؤ أو حزمة الناقليّة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق