Capteur LDR [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA-BOUMERDES Faculté des hydrocarbures et de la chimie

Réalisé par : MOUSSAOUI Douaa TERCHA Wassila GROUPE : MAEI18 Encadré par : Mr HAMADACHE

2021/2022

Introduction: Un capteur est un dispositif qui transforme une grandeur physique ( mesurande) observée en une grandeur électrique utilisable,telle que:une tension électrique,une hauteur de mercure,une intensité ou la déviation d’une aiguille.on fait souvent(à tort) la confusion entre capteur et transducteur:le capteur est au minimum constitué d’un transducteur. Le capteur se distingue de l’instrument de mesure par le fait qu’il ne s’agit que d’une simple interface entre un processus physique et une information manipulable.par opposition,l’instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-meme,disposant d’un affichage ou d’un système de mesure de stockage des données. Le capteur lui est dépourvu. Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d’acquisation de données.Leur mise en oeuvre est du domaine de l’instrumentation.

Qu’est-ce qu’une photorésistance LDR? Comme son nom l’indique dans la langue de Shakespeare: LDR pour Light Dependent Resistor, la photorésistance est un dipôle dont la résistance varie en fonction de l’éclairement E qu’elle reçoit d’une source de lumière. La partie sensible du capteur est une piste de sulfure de cadmium en forme de serpent : l’énergie lumineuse reçue déclenche une augmentation de porteurs de charges libres dans ce matériau, de sorte que sa résistance électrique évolue.

Fonctionnement: Les photorésistances fonctionnent selon le principe de la photoconductivité (photoconductivité est un phénomène optique dans lequel la conductivité du matériau augmente lorsque la lumière est absorbée par le matériau). Lorsque la lumière tombe,c’est à dire lorsque les photons tombent sur le dispositif,les électrons dans la bande de valence du marériau semi-conducteur sont excités vers la bande de conduction.ces photons dans la lumière incidente devraient avoir une énergie suprérieure à la bande interdite du matériau semiconducteur pour faire sauter les électrons de la bonde de valence à la bande de conduction. Par conséquent,lorsque la lumière ayant suffisamment d’énergie frappe le dispositif,de plus en plus d’électrons sont excités vers la bande de conduction,ce qui entraine un grand nombre de porteurs de charge.le résultat de ce processus est que de plus en plus de courant commence à traverser le dispositif lorsque le circuit est fermé et il est donc dit que la résistance du dispositif a été diminuée.

Caractéristiques des LDR: Lorsqu’une LDR est laissée dans l’obscurité est trés élevée.cette résistance est appelée résistance sombre(dark resistance).et si elle absorbe de la lumière,sa résistance diminuera considérablement. Si une tension constante lui est appliquée et que l’intensité de la lumière augmente, le courant commence à augmenter.la figure ci-dessous montre la courbe résistance/éclairement pour une LDR particulière.

 Les LDR sont des dispositifs non linéaires. Leur sensibilité varie avec la longueur d'onde de la lumière incidente sur elles. Certaines photocellules peuvent ne pas répondre du tout à une certaine plage de longueurs d'onde. En fonction du matériau utilisé, différentes cellules ont différentes courbes de réponse spectrale.  Lorsque la lumière est incidente sur une cellule photoélectrique, il faut généralement environ 8 à 12 ms pour que le changement de résistance se produise, tandis qu'il faut une ou plusieurs secondes pour que la résistance retrouve sa valeur initiale après le retrait de la lumière. Ce phénomène est appelé taux de récupération de la résistance.  De plus, les LDR sont moins sensibles que les photodiodes et les phototransistors. Une photodiode et une photocellule (LDR) ne sont pas identiques, une photodiode est un dispositif semi-conducteur à jonction pn qui convertit la lumière en électricité, tandis qu'une photocellule est un dispositif passif, il n'y a pas de jonction pn ni de « conversion » lumière à l'électricité.

-Il existe plusieurs spécifications importantes pour les photorésistances comme il est montré au tableau suivant: paramètre Dissipation de puissance maximale : Tension de fonctionnement maximale : Longueur d'onde crête (Peak Wavelenght) : Résistance à l'allumage :

Résistance à l'obscurité (Dark Resistance) :

détails C'est la puissance maximale que l'appareil est capable de dissiper dans une plage de température donnée. Le déclassement peut être applicable au-dessus d'une certaine temperature. En particulier, comme l'appareil est à base de semi-conducteurs, la tension de fonctionnement maximale doit être respectée. Ceci est généralement spécifié à O lux, c'est-à-dire l'obscurité. Cette spécification de photorésistance détaille la longueur d'onde de la sensibilité maximale. Des courbes peuvent être fournies pour la réponse globale dans certains cas. La longueur d'onde est spécifiée en nm Des résistances minimum et maximum sont données dans certaines conditions d'éclairage, souvent 10lux. Une condition 'complètement allumé' peut également être donnée sous un éclairage extrême, par ex. 100lux. Des valeurs de résistance à l'obscurité seront données pour la photorésistance. Elles peuvent être spécifiées après un temps donné car il faut un certain temps pour que la résistance chute, car les porteurs de charge se recombinent - les photorésistances sont notées pour leurs temps de réponse lents.

- Types de photorésistance: Les photoresistances se repartissent en deux types ou categories:

 Photorésistances intrinsèaues: -Les photorésistances intrinsèques utilisent des matériaux semi-conducteurs non dopés, notamment du Silicium ou du Germanium. -Les photons qui tombent sur la surface de I'LDR excitent les électrons qui se déplacent de la bande de valence à la bande de conduction. En conséquence, ces électrons sont libres de conduire l'électricité. -Plus la lumière tombe sur le composant, plus les électrons sont libérés et plus le niveau de conductivité est élevé, ce qui se traduit par un niveau de résistance plus faible.

 Photorésistances extrinsèalles: Les photorésistances extrinsèques sont fabriquées à partir de semi-conducteurs de matériaux dopés avec des impuretés. Ces impuretés ou dopants créent une nouvelle bande d'énergie audessus de la bande de valence existante. En conséquence, les électrons ont besoin de moins d'énergie pour être transférés dans la bande de conduction en raison de la plus petite distance énergétique. Quel que soit le type de photorésistance, les deux types présentent une augmentation de la conductivité ou une diminution de la résistance avec des niveaux croissants de lumière incidente.

Avantages:  Capteur sensible.  Faible cout.  Facile à mettre en oeuvre.

Inconvénients:  Non-linéaire.  La vitesse de variation de R avec l’éclairement est faible est faible et non symétrique.(Temps de montrée de l’ordre de 35 ms et temps de descente de l’ordre de 10 ms).

Applications des photorésistances: Les photorésistances ont une structure simple et peu coûteuse et sont souvent utilisées comme capteurs de lumière. Les autres applications des photorésistances comprennent :     

Détection de présence/absence de lumière comme dans un photomètre. Eclairage public automatique. Circuits d'alarme antivol Mesure d'intensité lumineuse Elles sont aussi utilisées dans le cadre d'un système SCADA pour effectuer des fonctions telles que le comptage du nombre de colis sur une bande transporteuse mobile.