Quang trở hay điện trở quang (LDR) có tên tiếng anh là Light-dependent resistor được biết đến là một trong những linh kiện điện tử được chế tạo bằng chất đặc biệt có thể thay đổi điện trở khi có ánh sáng chiếu vào. Để hiểu hơn về linh kiện này, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thông tin trong nội dung dưới đây.

Quang trở (LDR) là gì?

Quang trở còn được gọi là điện trở quang, photoresistor, photocell là một trong những linh kiện được tạo bằng một chất đặc biệt có thể thay đổi điện trở khi ánh sáng chiếu vào. Về cơ bản, bạn có thể hiểu nó là một tế bào quang điện được hoạt động dựa theo nguyên lý quang dẫn. Hay có thể hiểu nó là một điện trở có thể thay đổi được giá trị theo cường độ ánh sáng.

Quang trở được sử dụng nhiều trong các mạch cảm biến ánh sáng, đèn đường, báo động ánh sáng, đồng hồ ngoài trời,…

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của quang trở

1. Cấu tạo của quang trở

Cấu tạo của quang trở gồm 2 phần là phần trên và phần dưới là các màng kim loại được đấu nối với nhau thông qua các đầu cực. Linh kiện này được thiết kế theo cách cung cấp diện tích tiếp xúc tối đa nhất với 2 màng kim loại và được đặt trong một hộp nhựa có thể giúp tiếp xúc được với ánh sáng và có thể cảm nhận được sự thay đổi của cường độ ánh sáng.

Thành phần chính để tạo nên quang trở đó chính là Cadmium Sulphide (CdS) được sử dụng là chất quang dẫn, thường không chứa hoặc có rất ít các hạt electron khi không được ánh sáng chiếu vào.

2. Nguyên lý hoạt động

Quang trở được là bằng chất bán dẫn có trở kháng rất cao và không có một tiếp giáp nào. Trong bóng tối, quang trở thường có điện trở lên vài MΩ. Còn khi có ánh sáng chiếu vào thì giá trị điện trở có thể giảm xuống mức một cho đến vài trăm Ω.

Nguyên lý hoạt động của quang trở dựa trên nguyên lý hiệu ứng quang điện trong một khối vật chất. Khi mà các photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ khiến cho các electron bật ra khỏi các phân tử và trở thành các electron tự do trong khối chất và từ chất bán dẫn chuyển thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện của quang trở tùy thuộc vào phần lớn các photon được hấp thụ.

Khi ánh sáng lọt vào quang trở, các electron sẽ được giải phóng và độ dẫn điện sẽ được tăng lên. Tùy thuốc vào chất bán dẫn mà các quang trở sẽ có những phản ứng khác nhau với các loại sóng photon khác nhau.

Ưu nhược điểm và một số mạch ứng dụng quang trở đơn giản

• Ưu điểm: Quang trở với một số ưu điểm như 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. Cùng với đó là 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.

Một số mạch ứng dụng quang trở đơn giản

1. Mạch báo động sử dụng quang trở

Khi quang trở được chiếu sáng điện trở lúc này sẽ rất nhỏ, điện áp cổng lúc này của SCR sẽ giảm không đủ dòng để kích SCR hoạt động. Khi không có nguồn sáng chiếu vào thì giá trị R ở quang trở sẽ tăng nhanh, khiến cho điện áp cổng SCR tăng làm cho SCR dẫn điện, dòng điện lúc này sẽ qua tải làm cho mạch báo động hoạt động.

2. Mạch mở đèn điện tự động về đêm

Khi ban ngày với ánh sáng chiếu vào quang trở thì giá trị điện trở lúc này sẽ rất nhỏ nên điện thế tại điểm A1 sẽ không đủ để mở Diac nên sẽ không có điện đi qua chân điều khiển của Triac nên Triac sẽ không hoạt động, dẫn đến đèn không sáng.

Về đêm, khi không có ánh sáng chiếu vào quang trở, giá trị lúc này sẽ tăng lên làm cho điện áp ở điểm A1 tăng, mở thông Diac và kích cho Triac dẫn điện và bóng đèn sáng.