LDR (Lichtabhängiger Widerstand): Funktionsweise, Aufbau & Anwendung

LDR = Light Dependent Resistor (Photowiderstand). Der Widerstandswert hängt von der Lichtintensität ab: Mehr Licht → weniger Widerstand, weniger Licht → mehr Widerstand. Dieses Prinzip heißt Photoleitfähigkeit.

Dieser Artikel erklärt Funktionsweise, Struktur und Einsatz in Energieprojekten.

Aufbau des LDR

Photosensitives Material (Cadmiumsulfid CdS) in Zickzack-Form. In manchen Regionen verboten → Alternativen: Indiumantimonid (InSb), Bleisulfid (PbS).

An den Zickzack-Enden: zwei Metallkontakte → Energieband. Kein pn-Übergang (Unterscheidung zu Phototransistor/Photodiode). Transparente Schutzschicht lässt Licht durch.

Typen von LDRs

• Intrinsisch: Reines Halbleitermaterial (Germanium, Silizium). Lichtenergie hebt Elektronen ins Leitungsband.
• Extrinsisch: Dotiertes Halbleitermaterial (Verunreinigungen). Neue Energiebänder verkleinern Bandlücke → weniger Energie für Elektronenübergang nötig.

Beide lichtabhängig → nutzbar für automatische Beleuchtung, Lichtsensoren, Luxmeter.

Funktionsweise

Grundverständnis

Leiter: viele freie Elektronen → Stromfluss. Isolator: hohe Widerstand, wenige Elektronen → kein Fluss. Halbleiter (LDR): wenige bewegliche Elektronen, 대부분 im Kristallgitter gebunden → hoher Widerstand im Dunkeln.

Photoleitfähigkeit erklärt

Licht trifft auf Photoschicht → Elektronen im Valenzband absorbieren Energie → springen ins Leitungsband → Leitfähigkeit steigt mit Lichtintensität. Bedingung: Photonenenergie > Bandlücke.

Dunkel: maximaler Widerstand. Licht: Widerstand sinkt.

Anwendungen

• Lichtintensitäts-/Anwesenheitserkennung
• Automatische Beleuchtung (Ein/Aus bei Dämmerung)
• Foto-Näherungsschalter
• Uhren, Rauchmelder mit Automatiklicht
• Optische Schaltungsdesigns

Struktur des LDR

Horizontaler Körper, große lichtempfindliche Fläche. Leicht dotierter aktiver Bereich auf halbleitendem Substrat. Interdigitalstruktur (Kammform) vergrößert lichtexponierte Fläche.

Metallisierte Kontaktflächen (zwei Kontakte) sollten großzügig dimensioniert sein → geringer Kontaktwiderstand. Interdigitalmuster bei diskreten Bauteilen üblich, komplexer Aufbau.

Schaltsymbol

Widerstandssymbol mit Pfeilen (Lichtstrahlen). Ähnlich Photodiode/Phototransistor. Zwei Darstellungsweisen: alt (Zickzack) vs. neu (Rechteck).

Unterschied: Photozelle vs. LDR

• LDR: Widerstand ändert sich mit Licht (Photoleitfähigkeit).
• Photozelle (Solarzelle): Wandelt Licht direkt in elektrische Energie (photovoltaisch). Besitzt pn-Übergang.
• Photozelle: schnellere Ansprechzeit. LDR: häufigere/konstantere Reaktion. Für sofortige Erkennung → Photozelle.

Zusammenfassung

LDR: unverzichtbar für Lichtdetektion. Halbleitermaterial → hoher Widerstand im Dunkeln, niedriger bei Licht. Bei Fragen kontaktieren Sie uns – wir helfen gerne!