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FOTORESISTORI
O FOTORESISTENZE
I fotoresistori, noti pure con
il nome di fotoresistenze, sono componenti elettronici di fondamentale
importanza, che meritano una certa attenzione, sia per l'impiego da
parte dei dilettanti, sia per il costo generalmente basso che ne
favorisce l'acquisto.
Il fotoresistore è un elemento sensibile alla luce, che permette di
realizzare tutta una serie di apparati di controllo, il cui
funzionamento si basa sulle variazioni di luce naturale o artificiale.
In pratica, il fotoresistore deve considerarsi come una resistenza il
cui valore ohmico varia in rapporto alla luce incidente.
Fig. 10 - Sulla
sinistra è riportato il simbolo elettrico del fotoresistore, noto pure
con il nome di fotoresistenza. Sulla destra sono raffigurati tre
modelli di impiego comune.
Esso viene simboleggiato nel
modo indicato a sinistra di figura 10; le piccole frecce stanno ad
indicare i raggi di luce che colpiscono il componente.
Come accade per molti componenti elettronici, anche i fotoresistori
possono presentarsi sotto un aspetto costruttivo
diverso e in figura 10 sono riportati tre esempi molto comuni.
L'involucro esterno, nel quale è inserito il componente, deve essere
ovviamente di materiale trasparente, in modo da permettere ai raggi
luminosi di colpire il dispositivo interno.
Nei modelli più recenti si ricorre all'incapsulamento in plastica che,
agli evidenti vantaggi di robustezza, unisce una notevole dose di
economia. costruttiva, se paragonati ai modelli contenuti in bulbo di
vetro sotto vuoto spinto.
Le dimensioni e le forme dei fotoresistori sono tra le più disparate,
ma sempre in funzione dell'utilizzazione del componente. Le dimensioni,
ad esempio, rimangono legate al valore massimo della potenza
dissipabile dal fotoresistore e ciò significa che, prima di acquistare
un modello di fotoresistore, occorre avere idee chiare sulla potenza
che esso deve dissipare. Per esempio, se il fotoresistore è chiamato a
pilotare direttamente un relé, è necessario servirsi di un modello di
potenza. Nei circuiti di polarizzazione di base dei transistor,
alimentati a bassa tensione, può andar bene invece un modello a
bassissima dissipazione.
Fig. 11 Struttura
interna di un fotoresistore. Sul supporto isolante è depositato un
sottile strato di solfuro di cadmio, che rappresenta l'elemento
sensibile alla luce. Sopra di questo viene poi applicato, a forma di
doppio pettine, uno strato di materiale altamente conduttivo (argento e
oro).
In figura 11 è
interpretata la struttura fisica interna di un fotoresistore. Su un
supporto isolante, che può essere di ceramica, mica o altro materiale,
viene inizialmente depositato un sottile strato di solfuro di cadmio,
che rappresenta l'elemento sensibile alla luce. Questo, anziché
liberare elettroni esternamente al materiale stesso, come accadeva un
tempo nelle fotocellule, li libera internamente, favorendo la
conduzione elettrica, cioè variando la propria resistenza.
Sopra lo strato di solfuro di cadmio viene ulteriormente depositato, di
solito a forma di doppio pettine, come visibile nei modelli riportati
in figura 10, uno strato di materiale altamente conduttore, di argento
e talvolta anche di oro per le sue proprietà di inerzia chimica. Si
genera così fra le due bande conduttrici, che rappresentano gli
elettrodi del fotoresistore, una serpentina di materiale fotosensibile.
In tal modo, in un piccolo spazio, interposto fra i due elettrodi, è
presente una relativamente lunga striscia di materiale fotoelettrico,
che consente di raggiungere una grande sensibilità del dispositivo,
anche se le dimensioni di questo sono alquanto ridotte.
Il fotoresistore non è un componente polarizzato e ciò significa che,
quando si monta il fotoresistore in un qualsiasi circuito, non occorre
tenere in alcuna considerazione la posizione dei terminali, così come
si fa con le resistenze e con i condensatori non polarizzati. Ma ciò è
facilmente intuibile se si pensa alla perfetta simmetria di costruzione
del componente.Al buio, il fotoresistore si comporta come un isolante o
quasi, assumendo valori resistivi che superano spesso il milione di ohm
e raggiungono anche i dieci megaohm. Mano a mano che la luce incidente
aumenta, il fotoresistore diviene sempre più conduttore, sino a
raggiungere, sotto una luce intensa, valori di poche centinaia di ohm
o, addirittura, di qualche decina di ohm.
Concludiamo dicendo che il campo di variazione della
resistenza è veramente notevole e ciò fa del fotoresistore un
componente ricco di grandi possibilità di impiego pratico.
Fig.
12 Circuito sperimentale di prova delle caratteristiche
elettriche di un fotoresistore. Il tester è commutato nella funzione di ohmmetro, mentre sulla
superficie attiva del componente si provvede a convogliare, in misura
sempre più crescente, un fascio di raggi luminosi, servendosi di un
cilindretto in veste di schermo.
Ma una tale caratteristica può essere
facilmente constatata realizzando l'esperimento illustrato in figura
12, nel quale il tester è commutato nella funzione ohmmetrica e nella
scala di misura ohm x 100, mentre sopra il fotoresistore FR è applicato
uno schermo a forma di piccolo cilindro, con superficie interna
annerita, sopra il quale si fa variare la quantità di luce incidente,
passando dal buio alla massima intensità luminosa.
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