Quang điện trở là gì? Cấu tạo, nguyên lý, cách đo và ứng dụng 

Quang trở là một thành phần điện tử quan trọng trong các mạch điện và hệ thống điện tử. Nó làm việc dựa trên sự thay đổi điện trở của vật liệu dẫn ánh sáng khi ánh sáng đi qua. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm quang điện trở là gì? Ký hiệu và cấu tạo của nó cùng với một số ứng dụng thực tế trong các mạch điện và hệ thống điện tử.

Quang điện trở là gì?

Quang điện trở, quang trở, điện trở quang, LDR, photoresistor, photocell là những tên gọi để chỉ một loại linh kiện được tạo bởi một chất đặc biệt. Nó có khả năng thay đổi điện trở khi có ánh sáng chiếu vào. Hay nói cách khác, quang trở là một tế bào quang điện hoạt động dựa theo nguyên lý quang dẫn. Nó cũng được coi là một điện trở có thể thay đổi giá trị theo cường độ ánh sáng.

Ký hiệu của quang điện trở là gì? Linh kiện này có hai dạng ký hiệu, được tạo từ biểu tượng một điện trở được bao quanh bởi một vòng tròn. Trong đó, hai mũi tên để chỉ sự thay đổi của ánh sáng.

Cấu tạo của quang điện trở như thế nào?

Xét về cấu tạo, thiết bị này bao gồm hai bộ phận chính có đặc điểm đơn giản như sau:

– Phần dưới là các màng kim loại được liên kết với nhau thông qua những đầu cực

– Phần trên là linh kiện có khả năng tiếp xúc tối đa nhất với hai màng kim loại. Linh kiện sẽ được đặt trong hộp nhựa nhằm nâng cao khả năng tiếp xúc với ánh sáng. Đồng thời giúp cho nó nắm được sự biến đổi của cường độ ánh sáng.

Thông thường, linh kiện quang trở sẽ được làm từ chất liệu Cadmium Sulphide (CdS). Đây là chất liệu được lựa chọn nhiều nhất bởi vì mức độ chứa hạt electron của nó rất thấp. Hầu như là không có khi ánh sáng chiếu vào. Ngoài ra, người ta có thể sử dụng các vật liệu hỗn hợp giữa hai nguyên tố nhóm 3 và nhóm 5 trong bảng tuần hoàn hoá học để tạo ra quang dẫn như: CdSe(Selenit Cadmi), ZnS…

Nguyên lý hoạt động của quang điện trở là gì?

Linh kiện hoạt động dựa theo nguyên lý của hiện tượng quang điện trong như sau: Khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn sẽ làm xuất hiện các hạt điện tử tự do. Lúc này sự dẫn điện sẽ được tăng lên và khiến cho điện trở của chất bán dẫn đó bị giảm xuống. Nếu như nối mạch điện vào đây thì có thể gây ra hiện tượng ngắn mạch.

Còn khi không có ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn, nội trở của chất bán dẫn sẽ tăng lên đến giá trị vô cùng. Nếu như lúc này nối mạch điện vào thì sẽ hở mạch.

Hướng dẫn cách đo quang điện trở đơn giản, chính xác

Cách đo quang điện trở đơn giản, nhanh chóng và chính xác nhất là sử dụng đồng hồ vạn năng có chức năng đo điện trở. Có 3 phương pháp đo cơ bản như sau:

Phương pháp 1:

Bước 1: Xoay núm vặn của đồng hồ vạn năng tới thang đo điện trở.

Bước 2: Kết nối que đo của đồng hồ với quang trở theo hình dưới đây.

Bước 3: Đợi kết quả hiển thị trên màn hình. Nếu điện trở thay đổi nghĩa là quang trở vẫn còn sống, nếu điện trở k hoạt động thì quang trở có thể đã bị hỏng.

Phương pháp 2:

Tiến hành nối các thiết bị như hình minh hoạ bên dưới. Đây là mạch điện theo phương pháp điện trở kéo lên. Sau đó, cấp nguồn cho mạch điện.

Khi nguồn sáng tăng lên đồng nghĩa với điện áp sẽ giảm. Ngược lại, khi nguồn sáng giảm, điện áp sẽ tăng lên. Nếu kết quả đo đúng như vậy thì quang điện trở vẫn hoạt động bình thường.

Phương pháp 3:

Các thiết bị cần chuẩn bao gồm: điện quang trở, điện trở 10K, điện trở 100 Ohm, 01 nguồn điện 5V DC, 01 đèn Led xanh, 01 đèn Led đỏ, transistor PNP, transistor NPN.

Tiến hành nối mạch điện như hình minh hoạ bên trên. Sau đó cấp nguồn điện, nguồn sáng tăng => đèn Led xanh sẽ bật, nguồn sáng giảm => đèn Led đỏ sẽ bật. Nếu kết quả đúng như vậy thì quang điện trở vẫn còn hoạt động tốt, nếu không thì LDR đã bị hỏng.

Ưu nhược điểm của quang điện trở là gì?

– Ưu điểm: Giá thành rẻ, đa dạng về kích cỡ có thể áp dụng với nhiều các bo mạch khác nhau. Kích thước phổ biến có đường kính mặt là 10mm. Nó có năng lượng tiêu thụ và điện áp hoạt động nhỏ.

– Nhược điểm: Thời gian phản hồi chậm nên độ chính xác sẽ không cao. Thời gian phản hồi của quang trở nằm trong khoảng từ hàng chục cho đến hàng trăm mili giây.

Ứng dụng của quang trở như thế nào trong thực tế

Hiện nay, quang trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu trong các công việc đo đạc. Cụ thể nó được ứng dụng phổ biến như sau:

– Quang trở được dùng làm cảm biến ánh sáng của các thiết bị điện tử hiện đại như điện thoại thông minh, laptop, máy tính xách tay, máy tính bảng…

– Quang điện trở dùng trong các mạch dò sáng tối giúp đóng cắt đèn chiếu sáng.

– LDR được dùng trong lĩnh vực thiên văn hồng ngoại hay quang phổ hồng ngoại để làm bảng photocell hay cảm biến ảnh.

– Sử dụng LDR trong việc theo dõi an ninh, cảnh báo an toàn như camera chống trộm, thiết bị báo động…

Một số mạch điện ứng dụng quang điện trở là gì?

– Mạch đo ánh sáng: Sử dụng quang trở để đo lượng ánh sáng được chiếu vào, và hiển thị giá trị đo lên màn hình hoặc điều khiển các thiết bị khác.

– Mạch đo khoảng cách: Sử dụng quang trở để đo khoảng cách đến một vật thể bằng cách đo lượng ánh sáng được phản xạ trở lại từ vật thể đó.

– Mạch cảm biến hình ảnh: Sử dụng nhiều quang trở để tạo thành một cảm biến hình ảnh, có thể sử dụng trong các ứng dụng như máy ảnh, máy quét hoặc trong các hệ thống nhận dạng khuôn mặt.

Bài viết trên đã cung cấp cho bạn thông tin về quang điện trở là gì cũng như cấu tạo, cách đo và ứng dụng của quang trở. Hy vọng những kiến thức này sẽ có ích đối với bạn. Nếu bạn cần tìm đồng hồ vạn năng phù hợp để đo quang trở, hãy liên hệ với TKTECH. Đây là đơn vị chuyên cung cấp thiết bị đo điện chính hãng của các thương hiệu lớn (Fluke, Hioki, Kyoritsu, Sanwa…). Cam kết sản phẩm chính hãng, đầy đủ chính sách bảo hành cùng mức giá ưu đãi nhất.