ما هو الترانزستور الضوئي؟

إلى الترانزستور الضوئي هو عنصر تحويل إلكتروني وتضخيم للتيار يعتمد على التعرض للضوء للعمل. عندما يسقط الضوء على التقاطع ، يتدفق التيار العكسي بما يتناسب مع الإنارة. تُستخدم أجهزة الترانزستورات الضوئية على نطاق واسع لاكتشاف نبضات الضوء وتحويلها إلى إشارات كهربائية رقمية. يتم تشغيلها بواسطة الضوء بدلاً من التيار الكهربائي. توفير قدر كبير من الربح وتكلفة منخفضة ويمكن استخدام هذه الترانزستورات الضوئية في العديد من التطبيقات.

إنها قادرة على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. تعمل الترانزستورات الضوئية بطريقة مشابهة لمقاومات الضوء المعروفة باسم LDR (المقاوم المعتمد على الضوء) ولكنها قادرة على إنتاج التيار والجهد بينما تكون المقاومات الضوئية قادرة فقط على إنتاج التيار بسبب التغيير في المقاومة. الترانزستورات الضوئية هي ترانزستورات مكشوفة طرف القاعدة. بدلاً من إرسال تيار إلى القاعدة ، تعمل الفوتونات المنبعثة من الضوء الساطع على تنشيط الترانزستور. هذا لأن الترانزستور الضوئي مصنوع من أشباه الموصلات ثنائية القطب ويركز الطاقة التي تمر من خلاله. يتم تنشيطها بواسطة جزيئات الضوء وتستخدم فعليًا في جميع الأجهزة الإلكترونية التي تعتمد على الضوء بطريقة ما. تستجيب جميع أجهزة استشعار الضوء السليكونية (أجهزة الترانزستورات الضوئية) لكامل نطاق الإشعاع المرئي بالإضافة إلى الأشعة تحت الحمراء. في الواقع ، جميع الثنائيات ، الترانزستورات ، دارلينجتون ، التيرستورات ، إلخ ، لها نفس استجابة تردد الإشعاع الأساسية.

ال بنية من الترانزستور الضوئي تم تحسينه خصيصًا لتطبيقات الصور. بالمقارنة مع الترانزستور العادي ، يحتوي الترانزستور الضوئي على قاعدة أكبر وعرض للمجمع ويتم تصنيعه باستخدام الانتشار أو زرع الأيونات.

“كيفية توصيل ESC بمحرك بدون فرش ”

صفات :

كشف ضوئي مرئي وقريب من الأشعة تحت الحمراء منخفض التكلفة.
متوفر بمكاسب من 100 إلى أكثر من 1500.
أوقات استجابة سريعة بشكل معتدل.
متوفر في مجموعة واسعة من العبوات بما في ذلك تكنولوجيا الأسطح المغلفة بالإيبوكسي ، المصبوبة بالنقل.
كانت الخصائص الكهربائية مماثلة لتلك الخاصة بـ ترانزستورات الإشارة .

إلى الترانزستور الضوئي ليس سوى ترانزستور ثنائي القطب عادي تتعرض فيه منطقة القاعدة للإضاءة. وهي متوفرة في كلا النوعين P-N-P و N-P-N ذات التكوينات المختلفة مثل الباعث المشترك والمجمع المشترك والقاعدة المشتركة. باعث مشترك إعدادات يستخدم بشكل عام. يمكن أن تعمل أيضًا أثناء فتح القاعدة. بالمقارنة مع الترانزستور التقليدي ، فإنه يحتوي على المزيد من مناطق القاعدة والمجمع. استخدمت الترانزستورات الضوئية القديمة مواد أحادية أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم ، لكن المكونات الحديثة اليوم تستخدم مواد مثل الغاليوم والزرنيخيد للحصول على مستويات عالية الكفاءة. القاعدة هي المسئولة عن تفعيل الترانزستور. إنه جهاز تحكم البوابة للإمداد الكهربائي الأكبر. المجمع هو السلك الإيجابي والإمداد الكهربائي الأكبر. الباعث هو السلك السالب ومخرج التيار الكهربائي الأكبر.

بناء صور الترانزستور

مع عدم سقوط أي ضوء على الجهاز ، سيكون هناك تدفق تيار صغير بسبب أزواج ثقب الإلكترون المتولدة حراريًا وسيكون جهد الخرج من الدائرة أقل قليلاً من قيمة الإمداد بسبب انخفاض الجهد عبر المقاوم للحمل R. مع الضوء. عند الوقوع على تقاطع قاعدة المجمع يزداد التدفق الحالي. مع الدائرة المفتوحة للاتصال الأساسي ، يجب أن يتدفق تيار قاعدة المجمع في دائرة الباعث الأساسي ، وبالتالي يتم تضخيم التيار المتدفق عن طريق عمل الترانزستور العادي. تقاطع قاعدة المجمع حساسة للغاية للضوء. تعتمد حالة عملها على شدة الضوء. يتم تضخيم التيار الأساسي من الفوتونات الساقطة من خلال كسب الترانزستور ، مما يؤدي إلى مكاسب حالية تتراوح من مئات إلى عدة آلاف. يكون الترانزستور الضوئي أكثر حساسية بحوالي 50 إلى 100 مرة من الثنائي الضوئي بمستوى ضوضاء أقل.

دائرة الترانزستور الضوئي:

يعمل الترانزستور الضوئي تمامًا مثل الترانزستور العادي ، حيث يتم مضاعفة التيار الأساسي لإعطاء تيار المجمع ، باستثناء أنه في الترانزستور الضوئي ، يتم التحكم في تيار القاعدة بمقدار الضوء المرئي أو ضوء الأشعة تحت الحمراء حيث يحتاج الجهاز فقط إلى دبابيس.

مخطط حلبة الترانزستور الضوئي

في ال دائرة بسيطة على افتراض أنه لا يوجد شيء متصل بـ Vout ، فإن تيار القاعدة الذي يتم التحكم فيه بواسطة كمية الضوء سيحدد تيار المجمع ، وهو التيار الذي يمر عبر المقاوم. لذلك ، سيتحرك الجهد عند Vout مرتفعًا ومنخفضًا بناءً على كمية الضوء. يمكننا توصيل هذا بجهاز op-amp لتعزيز الإشارة أو مباشرة بإدخال متحكم دقيق. ناتج الترانزستور الضوئي يعتمد على الطول الموجي للضوء الساقط. تستجيب هذه الأجهزة للضوء على مدى واسع من الأطوال الموجية من الأشعة فوق البنفسجية القريبة ، من خلال الجزء المرئي وإلى الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف. بالنسبة لمستوى إضاءة مصدر ضوء معين ، يتم تحديد خرج الترانزستور الضوئي من خلال منطقة تقاطع قاعدة المجمع المكشوف وكسب التيار المستمر للترانزستور

يتوفر الترانزستورات الضوئية تكوينات مختلفة مثل optoisolator ، والمفتاح البصري ، وأجهزة الاستشعار الرجعية. Optoisolator يشبه المحول في أن الإخراج معزول كهربائيًا عن المدخلات. يتم الكشف عن كائن عندما يدخل في فجوة المفتاح البصري ويمنع مسار الضوء بين الباعث والكاشف. يكتشف المستشعر الرجعي وجود جسم عن طريق توليد الضوء ثم البحث عن انعكاسه عن الكائن المراد استشعاره.

مزايا أجهزة الترانزستورات الضوئية:

تتمتع أجهزة الترانزستورات الضوئية بالعديد من المزايا الهامة التي تفصلها عن مستشعر بصري آخر ، بعضها مذكور أدناه

تنتج الترانزستورات الضوئية تيارًا أعلى من الثنائيات الضوئية.
الترانزستورات الضوئية غير مكلفة نسبيًا وبسيطة وصغيرة بما يكفي لتناسب العديد منها في شريحة كمبيوتر واحدة متكاملة.
الترانزستورات الضوئية سريعة جدًا وقادرة على توفير مخرجات فورية تقريبًا.
تنتج أجهزة الترانزستورات الضوئية جهدًا لا تستطيع المقاومات الضوئية القيام بذلك.

عيوب أجهزة الترانزستورات الضوئية:

الترانزستورات الضوئية المصنوعة من السيليكون غير قادرة على التعامل مع الفولتية التي تزيد عن 1000 فولت.
كما أن أجهزة الترانزستورات الضوئية أكثر عرضة للارتفاعات والارتفاعات في الكهرباء وكذلك الطاقة الكهرومغناطيسية.
لا تسمح الترانزستورات الضوئية أيضًا للإلكترونات بالتحرك بحرية كما تفعل الأجهزة الأخرى ، مثل أنابيب الإلكترون.

تطبيقات الترانزستورات الضوئية

تشمل مجالات تطبيق الترانزستور الضوئي ما يلي:

قارئات البطاقات المثقوبة.
انظمة حماية
التشفير - قياس السرعة والاتجاه
صور
الضوابط الكهربائية
دوائر منطق الكمبيوتر.
يمرر
التحكم في الإضاءة (الطرق السريعة ، إلخ)
مؤشر المستوى
أنظمة العد

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بإلقاء نظرة عامة على ملف الترانزستور الضوئي . من المعلومات الواردة أعلاه أخيرًا ، يمكننا أن نستنتج أن أجهزة الترانزستورات الضوئية تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المختلفة للكشف عن الضوء مثل مستقبل الأشعة تحت الحمراء ، وكاشفات الدخان ، والليزر ، ومشغلات الأقراص المضغوطة ، وما إلى ذلك. كاشف ضوئي؟