Photorésistance

Une photorésistance est composée d'un semi-conducteur à haute résistivité. Si la lumière incidente est de fréquence suffisamment élevée (donc d'une longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde seuil), elle transporte une énergie importante. Au-delà d'un certain niveau propre au matériau, les photons absorbés par le semi-conducteur donneront aux électrons liés assez d'énergie pour passer de la bande de valence à la bande de conduction. La compréhension de ce phénomène entre dans le cadre de la théorie des bandes. Les électrons libres et les trous d'électron ainsi produits abaissent la résistance du matériau[1].

Lorsque le photon incident est suffisamment énergétique, la production des paires électron-trou est d’autant plus importante que le flux lumineux est intense. La résistance évolue donc comme l’éclairement. Cette relation peut être modélisée par la relation suivante[1] :

${\displaystyle R(L)=R_{0}L^{-k}}$

Circuit de conditionnement

Le dessin situé en dessous est le symbole d'une photorésistance utilisé dans un grand nombre de schémas de circuit électrique.

Symbole d'une photorésistance

Le composant sert majoritairement à distinguer la présence ou l'absence de lumière. La quantification de flux reste possible mais est moins employée. Les photorésistances sont montées en pont diviseur de tension pour des montages potentiométriques servant à la commande de relais ou de diaphragme. Pour les photomètres élémentaires on place sur une des branches d'un pont de Wheatstone une photorésistance. Le courant de déséquilibre introduit par la variation de la résistance de cette branche est mesuré et ramené à une mesure de flux.

La photorésistance ou cellule photoconductrice est un capteur résistif, donc passif, de la famille des capteurs optiques dont le principe physique est la photoconductivité. Associée à un conditionneur, la photorésistance est parmi l'un des plus sensibles.

Les photorésistances trouvent leurs applications principales dans la détection d'une différence de flux plutôt que dans la mesure précise du niveau de flux reçu (impulsions lumineuses, variation d'éclairage par exemple). La mesure en photométrie nécessite une détermination précise et une stabilisation des caractéristiques. Cette stabilisation ainsi que la détermination de ces caractéristiques passent par un étalonnage rigoureux et l'intégration de la photorésistance dans un conditionneur de capteurs résistifs. D'après les considérations précédentes, le type de mesurande que les photorésistances sont en mesure de détecter a été défini. Cependant, le type de rayonnement détectable dépend du type de semi-conducteur composant la photorésistance. Par exemple, les photorésistances au CdSe (séléniure de cadmium) permettent de détecter un rayonnement dans les proches IR et le visible alors que celles de ZnO (oxyde de zinc) permettent de détecter un rayonnement UV. L'utilisation de ce type de détecteur est très variée

• Les détecteurs de flammes qui sont des photorésistances à détection d’infrarouges ou d’UV. À savoir que seule une forte fumée cause une inhibition du capteur UV et que la foudre ou une soudure peut le déclencher accidentellement. Pour la photorésistance à infrarouges, la présence de vapeur d’eau atténue fortement sa sensibilité.
• Les détecteurs de présence se déclinent sous deux principes différents. Un premier détectant l’augmentation du flux induit par la présence d’un corps dans le champ (principalement des capteurs à infrarouges), le second détectant la diminution du flux induit par l’ombre du corps présent dans le champ du capteur qui est plus limité que celui à infrarouges (détection dans le visible et capteur LDR plus directif).
• Les récepteurs infrarouges permettent de faire communiquer deux appareils sans contact. L’un des appareils possède un émetteur infrarouge et le second la photorésistance.
• Les détecteurs à UV qui permettent de mettre en évidence toute source d’UV et ainsi asservir la source ou détecter une fuite par exemple.
• L’allumage des lumières lorsque la luminosité diminue (éclairage public ou domestique).
• La mesure de la luminosité extérieure dans les appareils photographiques ou les ordinateurs.

Les applications de ce composant sont donc très variées, que ce soit dans le monde industriel ou domestique. Étant peu cher, il présente un bon rapport qualité pour les industriels souhaitant l’intégrer dans leurs systèmes.