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फोटोरेस्टिस्टर[संपादित करें]
फोटोरेस्टिस्टर (या प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधी, एलडीआर, या फोटो-प्रवाहकीय सेल) एक प्रकाश नियंत्रित परिवर्तनीय प्रतिरोधी है। एक फोटोरेसिस्टर का प्रतिरोध बढ़ती घटना प्रकाश तीव्रता के साथ घटता है। यह फोटोकॉन्डक्टिविटी प्रदर्शित करता है। प्रकाश-संवेदनशील डिटेक्टर सर्किट, और प्रकाश सक्रिय और काले-सक्रिय स्विचिंग सर्किट में फोटोसेस्टर लागा किया जा सकता है। एक फोटोरेस्टर एक उच्च प्रतिरोध अर्धचालक से बना है। अंधेरे में, एक फोटोसेस्टर को मेगाहॉम्स के क्रम में प्रतिरोध हो सकता है। प्रकाश में रहते हुए, एक फोटोरेस्टर के पास कुछ सौ ओह के रूप में प्रतिरोध हो सकता है। यदि फोटोसेस्टर पर घटना प्रकाश एक निश्चित आवृत्ति से अधिक है, अर्धचालक द्वारा अवशोषित फोटॉन चालन बैंड में कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है। परिणामी मुक्त इलेक्ट्रॉन (और उनके छेद भागीदारों) बिजली का संचालन करते हैं, जिससे प्रतिरोध कम हो जाता है। एक फोटोरेस्टिस्टर की प्रतिरोध सीमा और संवेदनशीलता असमान उपकरणों के बीच काफी भिन्न हो सकती है। इसके अलावा, अद्वितीय फोटोरेस्टिस्ट कुछ तरंगदैर्ध्य बैंड के भीतर फोटॉनों के लिए काफी अलग प्रतिक्रिया दे सकते हैं। एक फोटोइलेक्ट्रिक डिवाइस या तो आंतरिक या बाहरी हो सकता है। एक आंतरिक अर्धचालक के पास अपने चार्ज वाहक होते हैं और यह एक कुशल सेमीकंडक्टर नहीं है, उदाहरण के लिए, सिलिकॉन। आंतरिक उपकरणों में केवल उपलब्ध इलेक्ट्रॉन वैलेंस बैंड में होते हैं, और इसलिए फोटॉन में पूरे बैंडगैप में इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होनी चाहिए। बाह्य उपकरणों में अशुद्धता होती है, जिसे डोपेंट भी कहा जाता है, जो कि जमीन की ऊर्जा ऊर्जा चालन बैंड के करीब है; चूंकि इलेक्ट्रॉनों को कूदने के लिए बहुत दूर नहीं है, इसलिए डिवाइस को ट्रिगर करने के लिए कम ऊर्जा फोटोन (यानी, लंबी तरंग दैर्ध्य और निम्न आवृत्तियों) पर्याप्त हैं। यदि सिलिकॉन के नमूने में फॉस्फोरस परमाणुओं (अशुद्धता) द्वारा प्रतिस्थापित कुछ परमाणु हैं, तो चालन के लिए अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होंगे। यह एक बाहरी अर्धचालक का एक उदाहरण है।
डिजाइन विचार[संपादित करें]
फोटो डायोड या फोटोट्रांसिस्टर्स की तुलना में कम प्रकाश-संवेदनशील डिवाइस होते हैं जहां पिछले दो घटक सत्य अर्धचालक उपकरण होते हैं। जबकि एक फोटोरेस्टर एक निष्क्रिय घटक है और इसमें पीएन-जंक्शन नहीं है। किसी भी फोटोसेस्टर की फोटोरेसिस्टिविटी परिवेश के तापमान के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है, जिससे उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बना दिया जा सकता है जो प्रकाश फोटोनों के सटीक माप या संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है।
फोटोरिओस्टर्स प्रकाश के संपर्क में और प्रतिरोध में आने वाली कमी के बीच आमतौर पर लगभग 10 मिलीसेकंड के बीच विलंबता की एक निश्चित डिग्री प्रदर्शित करते हैं। प्रकाश से अंधेरे वातावरण में जाने पर अंतराल का समय भी अधिक होता है, अक्सर एक सेकंड तक। यह संपत्ति उन्हें तेजी से चमकती रोशनी को महसूस करने के लिए अनुपयुक्त बनाती है,लेकिन कभी-कभी ऑडियो सिग्नल संपीड़न की प्रतिक्रिया को सुगम बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है।
अनुप्रयोगों[संपादित करें]
फोटोरिस्टिस्ट कई प्रकार में आते हैं। सस्ती कैडमियम सल्फाइड कोशिकाएं कई उपभोक्ता वस्तुओं जैसे कैमरा लाइट मीटर, घड़ी, रेडियो, अलार्म डिवाइस (एक प्रकाश बीम के डिटेक्टर के रूप में), रात की रोशनी, आउटडोर घड़ियों, सौर स्ट्रीट लैंप और सौर सड़क स्टड इत्यादि में पाई जा सकती हैं। फोटोरेस्टिस्टर पर गिरने वाली परिवेश प्रकाश स्ट्रीटलाइट बंद करने का कारण बनती है, इस प्रकार इसका उपयोग स्ट्रीटलाइट्स में किया जाता है। इस प्रकार प्रकाश को अंधेरे के घंटों के दौरान ही सुनिश्चित किया जाता है।
कार्यचालन[संपादित करें]
फोटोरेस्टिस्टर के काम करने के सिद्धांत को समझने के लिए, आइए हम वैलेंस इलेक्ट्रॉनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बारे में थोड़ा देखे। जैसा कि हम जानते हैं कि वैलेंस इलेक्ट्रॉन एक परमाणु के सबसे बाहरी खोल में पाए जाते हैं। इसलिए, ये परमाणु के नाभिक से जुड़े होते हैं। इसका मतलब यह है कि बाहरी कक्षा से इसे बाहर निकालने के लिए केवल कुछ छोटी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। दूसरी तरफ मुक्त इलेक्ट्रॉन वे होते हैं जो नाभिक से जुड़े नहीं होते हैं और इसलिए जब एक बाहरी ऊर्जा जैसे कि एक विद्युत क्षेत्र को लागू किया जाता है, तो स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र होता है। इस प्रकार जब कुछ ऊर्जा बाहरी इलेक्ट्रॉन से वैलेंस इलेक्ट्रॉन को बाहर खींचती है, तो यह एक मुक्त इलेक्ट्रॉन के रूप में कार्य करता है; जब भी कोई विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो उसे स्थानांतरित करने के लिए तैयार। प्रकाश ऊर्जा का उपयोग वैलेंस इलेक्ट्रॉन को एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाने के लिए किया जाता है। यह बहुत ही बुनियादी सिद्धांत फोटोरेस्टिस्टर में उपयोग किया जाता है। एक फोटोकॉन्डक्टिव सामग्री पर पड़ने वाले प्रकाश को इसके द्वारा अवशोषित किया जाता है जो बदले में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों से बहुत सारे मुक्त इलेक्ट्रॉनों को बनाता है। जैसे-जैसे फोटोकॉन्डक्टिव सामग्री पर पड़ने वाली प्रकाश ऊर्जा बढ़ती है, ऊर्जा प्राप्त करने वाले वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या और नाभिक के साथ संबंध छोड़ते हैं। इससे बड़ी संख्या में वैलेंस इलेक्ट्रॉन प्रवाहकत्त्व बैंड में कूद जाते हैं, जो किसी भी बाहरी बल जैसे विद्युत क्षेत्र के अनुप्रयोग के साथ चलने के लिए तैयार होते हैं। इस प्रकार, जैसे ही प्रकाश की तीव्रता बढ़ती है, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है। इसका मतलब यह है कि फोटोकंडक्टिविटी बढ़ जाती है, जिससे सामग्री की फोटो प्रतिरोधकता में कमी आती है। इस प्रकार, जैसे ही प्रकाश की तीव्रता बढ़ती है, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है। इसका मतलब यह है कि फोटोकंडक्टिविटी बढ़ जाती है, जिससे सामग्री की फोटो प्रतिरोधकता में कमी आती है।
फोटोरिस्टर्स के प्रकार[संपादित करें]
एक फोटोरिस्टर्स आम तौर पर एक अर्धचालक सामग्री से बना होता है जो किसी भी पीएन जंक्शन के बिना प्रतिरोधक तत्व के रूप में उपयोग किया जाता है। यह अनिवार्य रूप से फोटोरिस्टर्स को एक निष्क्रिय डिवाइस बनाता है। फोटोरिस्टर्स के दो प्रकार हैं:
१आंतरिक फोटोरिस्टर्स[संपादित करें]
जैसा कि हम जानते हैं, आंतरिक अक्सर एक अर्धचालक (इस मामले में एक फोटोकॉन्डक्टिव सामग्री) के लिए संदर्भित किया जाता है जो किसी भी डोपिंग से रहित होता है। इसका मतलब यह है कि इस फोटोरेस्टिस्टर का निर्माण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले फोटोकॉन्डक्टिव सामग्री में वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड तक आवेश वाहकों की उत्तेजना शामिल है।
२एक्सट्रिंसिक फोटोरिस्टर्स[संपादित करें]
एक्सट्रिंसिक फोटोरिस्टर्स में कुछ अशुद्धता के साथ अर्धचालक सामग्री होती है या हम कह सकते हैं कि उन्हें बेहतर दक्षता के लिए डोप किया जाता है। अशुद्धता डोपेंट उथले होना चाहिए और प्रकाश की उपस्थिति में आयनित नहीं होना चाहिए। इस फोटोरेसिस्टर के लिए उपयोग की जाने वाली फोटोकॉन्डिवर सामग्री में एक अशुद्धता और वैलेंस बैंड या चालन बैंड के बीच आवेश वाहकों का उत्तेजना शामिल है।
प्रयोग[संपादित करें]
१ स्वचालित स्ट्रीट लाइट:[संपादित करें]
फोटोरिस्टर्स के प्रमुख उपयोगों में से एक जो हम दैनिक जीवन में अनुभव करते हैं, स्वचालित स्ट्रीट लाइट के सर्किट में है, जैसा कि पहले से ही परिचयात्मक पैराग्राफ में संकेत दिया गया है। यहां वे एक सर्किट में इतने उपयोग किए जाते हैं कि स्ट्रीट लाइट चालू हो जाती है क्योंकि यह अंधेरा होने लगता है और सुबह बंद हो जाता है।
फोटोरिस्टर्स में से कुछ का उपयोग उपभोक्ता वस्तुओं में किया जाता है जैसे कैमरा में लाइट मीटर, लाइट सेंसर जैसे रोबोट प्रोजेक्ट, घड़ी रडार आदि। उनका उपयोग गतिशील कम्प्रेसर के लाभ में कमी को नियंत्रित करने के लिए भी किया जाता है। उन्हें एक अच्छा इंफ्रा-रेड डिटेक्टर भी माना जाता है और इसलिए वे इंफ्रारेड एस्ट्रोनॉमी में आवेदन पाते हैं।