Light Sensor: 光センサー

Light Sensorとは

意味

光センサーは光検出器(感光装置)の一種で、光を検出する。さまざまなタイプの光センサーを使って、照度の測定、受光量の変化に対する応答、または光から電気への変換を行うことができる。

光センサーにはどのようなタイプがあるか？

光センサーの一般的なタイプには、フォトダイオード、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、および光起電型光センサーがある。これらの部品は、モバイル機器の光検出、自動屋外照明、近接センサー、および再生可能エネルギーなどのアプリケーションで使うことができる。

フォトダイオードは光を電流に変換する。通常のダイオードと同様のpn接合デバイスである。pn接合デバイスは、p型とn型の半導体材料で構成される。｢p｣は材料のホールの過多による｢positive (正)｣の略で、｢n｣は電子の過多による｢negative (負)｣の略である。これは電流が境界を通って一方向にのみ流れることを意味する。フォトダイオードでは、入射光からのエネルギーがデバイスによって吸収されたときにこれらの電子とホールのペアが形成される。

フォトレジスタ(別名：光依存性抵抗またはLDR)は、受光量に比例して抵抗値が減少する受動デバイスである。光が形成する電子とホールのペアによって伝導率が増大するため、抵抗値が減少する。

フォトトランジスタは、通常のトランジスタと同様に信号のスイッチングまたは増幅を行うが、端子に印加される電流は露光によって生成される。

光起電型(またはソーラーセル)は、その半導体構成要素が示す光起電力効果を使って電圧および電流を生成することによって光を電気に変換する。

光センサーはどのように機能するか？

光センサーは、光電効果によって機能する。光には粒子としての振る舞いがあり、光子と呼ばれる。光子が光センサーの金属表面に当たると、光のエネルギーは電子によって吸収され、電子の運動エネルギーを増大させて材料からの放射を可能にする。この電子の移動、およびそれによる電荷の移動が、電流である。

光起電力効果は、光が電子によって吸収され、それによって電子がより高いエネルギー状態になるという点で、光電効果に似ている。光電効果では、電子は材料から完全に放出される。光起電力効果では、電子は価電子帯から伝導帯へと励起されるが、同じ材料内に留まる。

参照：

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