با قطعات الکترونیک نوری بیشتر آشنا شوید

اجازه دهید در این بخش قبل از این که ما به قطعات الکترونیک نوری بپردازیم، در ابتدا در مورد الکترونیک نوری (Optoelectronics)  صحبت کنیم.

اپتو الکترونیک (optoelectronics) چیست؟

optoelectronics شاخه ای از الکترونیک نوری می باشد که نور و الکترونیک را با هم ترکیب می نماید. این شاخه یکی از زمینه های تکنولوژی است که به سرعت پیشرفت کرده است. optoelectronics از اثر مکانیکی کوانتوم نور استفاده کرده که این خاصیت عمدتا در موادی که در ساخت نیمه هادی ها استفاده می شود، به کار می رود. optoelectronics استفاده از انواع قطعات نوری است که نور را تولید، شناسایی و کنترل می کنند.

اکنون، ما وارد بحث قطعات الکترونیک نوری می شویم. این ها دستگاه هایی هستند که با تکنولوژی الکترونیک نوری سر و کار دارند. انواع قطعات نوری را می توان به دو دسته تقسیم کرد: قطعات حساس به نور و قطعات تولیدکننده نور.

برخی از نمونه های قطعات حساس به نور، مقاومت های حساس به نور، انواع ترانزیستورهای نوری، فوتودیود ها، سلول های فتوولتائیک هستند. نمونه هایی از دستگاه های تولیدکننده نور شامل اشعه کاتد (CRT)، دیود ساطع کننده نور (LED)، لوله و موارد دیگر می باشد. چنین وسایلی برای اهداف مختلفی از جمله نظارت و مدیریت، ارتباطات از راه دور، تجهیزات پزشکی و علوم عمومی استفاده می گردد.

امروزه از انواع قطعات نوری به طور گسترده ای استفاده می گردد. مزایای زیادی دارد: یکی از آنها مصرف توان کم می باشد. قطعات الکترونیک نوری حتی به صنعت نظامی و هوافضا هم کمک شایانی می کند و بعد جدیدی در طراحی ماهواره های آینده می دهد. با این حال، معایبی هم دارد. قطعات الکترونیک نوری به دما حساس می باشند.

در این مقاله، ما به رایج ترین قطعات الکترونیک نوری خواهیم پرداخت: فوتودیود ها، دیود های لیزری، مقاومت های نوری، فوتوترانزیستور ها و اپتوکوپلر ها.

بیشتر بدانید: نحوه خواندن مقاومت

قطعات الکترونیک نوری فوتو دیود ها (دیود های نوری)

فوتوديود ها دستگاه های نيمه هادي می باشند كه نور را به جريان الكتريكي تبديل کرده و هنگام جذب فوتون ها در فوتودیود، جریان تولید می شود. همچنین حاوی فیلتر های نوری و لنز های داخلی هستند. فوتودیود ها با افزایش سطح آنها معمولا زمان پاسخ کندتری دارند. فوتودیود ها مشابه دیود های نیمه هادی معمولی می باشند با این تفاوت که در اتصالات پنجره یا فیبر نوری تعبیه می شود تا نور به درون قسمت‌ های حساس آن وارد کند.

فوتودیودها نوعی دستگاه نیمه هادی با اتصال PN می باشند. بین لایه های p (مثبت) و n (منفی)، یک لایه ذاتی وجود دارد. این سنسور نور نیمه هادی در هنگام لمس نور به محل اتصال برق و ولتاژ تولید می کند و در بایاس معکوس عمل می نماید. هنگامی که یک فوتون برانگیخته به فوتودیود برخورد می کند، جفت های حفره- الکترون ایجاد می شوند. سپس الکترون ها در محل اتصال p-n پخش شده تایک میدان الکتریکی تولید نمایند.

با خرید دیود می توان در وسایل الکترونیکی ایمنی مانند دستگاه های حساس به دود و آتش استفاده کرد. در واحد های تلویزیونی هم استفاده می گردد. آنها در دوربین ها به عنوان حسگر نور عمل کرده و  فوتودیود به عنوان رساناهای نوری و لامپ های چندبرابر کننده نور استفاده می شود. فوتودیود ها همچنین در کاربردهای پزشکی متعددی مانند ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل نمونه ها و مانیتورهای علائم حیاتی به طور گسترده ای استفاده می گردد.

شاید برای شما مفید باشد: آشنایی با قطعات برد الکترونیکی

قطعات الکترونیک نوری دیود های لیزری

دیود لیزری نوعی دستگاه لیزر نیمه رسانا می باشد که از نظر فرم و عملکرد از نوع دیود ساطع کننده نور (LED)  هست. لیزر در حقیقت به معنی تقویت نور توسط انتشار تحریک شده از تابش می باشد. لیزر یک منبع نور جهت دار، کاملا تک رنگ و منسجم است. تحت شرایط انتشار تحریک شده عمل می نماید. انتهای دیود لیزر P-N سطح صیقلی دارد و فوتون های منتشرشده در ایجاد جفت (الکترون-حفره) بازتاب می نمایند. بنابراین، فوتون های تولیدشده با فوتون های قبلی در یک مرحله جای می گیرند.

دیود های لیزری متداولترین نوع لیزر های تولیدشده با طیف گسترده ای از کاربردها شامل بارکد خوان، ارتباطات فیبر نوری، خواندن یا ضبط دیسک CD / DVD / Blu-ray، اشاره گر لیزری (اشاره به دور)، چاپ لیزری، اسکن لیزری و پرتو نور می باشند. دیود لیزری همچنین در سیستم های امنیتی و وسایل نقلیه خود مختار و ارتباطات فیبر نوری مورد استفاده قرار می گیرد. دیود های لیزری در تمام دستگاه های الکترونیکی اصلی، شامل دستگاه های پزشکی، وسایل الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق علمی، وسایل نقلیه خودمختار، کاربرد های صنعتی و موارد دیگر استفاده می شود.

قطعات الکترونیک نوری مقاومت نوری

مقاومت های نوری که ترکیبی از ذرات نور و مقاومت ها می باشند، اجزای تشکیل شده از نیمه هادی ها هستند. از آن جاکه مقاومت به نور وابسته می باشد، قطعاً به نور حساس هست. زمانی که نور به این ماده برخورد کند، آن را جذب کرده و الکترون ها از باند تعادل نیمه هادی به باند هدایت منتقل می گردد. هرچه تعداد الکترون ها در باند هدایت مقاومت بیشتر باشد، پایداری مقاومت کم تر می شود. به عبارت دیگر، با افزایش نور پایداری (مقاومت) آن کاهش می یابد.

مقاومت های نوری از سیلیکون یا ژرمانیم ساخته می شوند که نیمه رساناهایی با مقاومت بالا می باشند. جدا از این دو، مقاومت نوری میتواند از مواد دیگری مثل سلنید کادمیوم یا سولفید کادمیوم هم ساخته شود. در نبود نور، مقاومت نوری به عنوان ماده با مقاومت بالا عمل کرده، در صورتی که در حضور نور، مقاومت نوری به عنوان ماده با مقاومت کم عمل می نماید. مقاومت نوری چندین کاربرد مانند کنترل روشنایی یا بازکردن درب اتوماتیک دارد.

بیشتر بخوانید : آشنایی با قطعات اس ام دی .

قطعات الکترونیک نوری فوتو ترانزیستور ها (ترانزیستور های نوری)

فوتوترانزیستور ها نوعی ترانزیستور دو قطبی اند که به نور حساس می باشند. فوتوترانزیستور ها دستگاه های نیمه هادی هستند که سطوح نوری را حس می کند و جریان جاری بین امیتر و کلکتور را با توجه به سطح نوری که دریافت کرده ، تغییر می دهند.

فوتوترانزیستور اغلب در ناحیه فعال کار می کند که پایه بیس به صورت مدار باز یا قطع رها شده است؛ زیرا به آن نیازی نیست. بیس فوتوترانزیستور فقط برای بایاس ترانزیستور استفاده می گردد به گونه ای که به عنوان یک عکس العمل نوری جریان اضافه ای را در کلکتور جاری کرده و جریانی که از قبل بوده را پوشش می دهد. شرایط بایاس برای عملکرد خیلی ساده است. ولتاژ کلکتور در یک ترانزیستور NPN نسبت به ولتاژ امیتر مثبت و در ترانزیستورهای PNP باید منفی تر هستند. کاربرد های فوتوترانزیستور شامل سیستم هشدار، کنترل روشنایی، دستگاه نشان دهنده سطح، کارتخوان پانچ و رمزگذار و ردیاب مجاورتی هستند.

قطعات الکترونیک نوری اپتوکوپلر ها

توجه داشته باشید که اپتوکوپلر ها با نام های مختلفی از جمله اپتویزولاتور و فوتوکوپلر هم توصیف می شوند. اپتوکوپلر (optocoupler) یک مولفه ی الکتریکی می باشد که سیگنال های الکتریکی را بین دو مدار جدا از هم منتقل می کند. بیشتر در مدار ها، به خصوص مدار های ولتاژ پایین یا حساس به نویز از اپتوکوپلر برای ایزوله کردن مدار و جلوگیری از امکان برخورد الکتریکی یا جدا کردن نویز های ناخواسته مورد استفاده قرار می گیرد.

اپتوکوپلر ها در یک بسته وجود دارند که به اندازه یک IC می باشند. همچنین می تواند در رمزگذارهای الکترونیک نوری و در بسیاری از مدارهایی که به پیوند های نوری و انتقال احتیاج دارند استفاده کنند. آنها حتی در رله های حالت جامد عنصر اساسی را تشکیل می دهند. از کوپلینگ نوری برای جداسازی ورودی و خروجی به صورت الکتریکی استفاده می گردد در صورتی که خروجی را میتوان مطابق با حالت ورودی تغییر داد. بنابراین، آنها در تعداد زیادی از مدار ها یافت می شوند.

انواع مختلف اپتوکوپلر ها

اپتوکوپلر شکاف دار: این نوع اپتوکوپلر ها دارای شکافی هستند که در داخل بسته بین منبع نور LED و سنسور نور فوتوترانزیستور قرار می گیرند. در حالت کلی نور LED به راحتی از شکاف عبور می کند و به ترانزیستور می رسد اما میتوان با قرار دادن یک جسم مات درون شکاف، کانال را به صورت کامل مسدود کرد. میتوان از اپتوکوپلر شکاف دار در کاربردهای مختلف تشخیص حضور، از جمله تشخیص انتهای نوار و تشخیص سطح مایع استفاده نمود.

اپتوکوپلر بازتابی: در این اپتوکوپلر ها LED و فوتوترانزیستور هر دو در یک جهت و رو به بیرون و به سمت یک نقطه مشترک قرار می گیرند که حضور جسم بازتابنده در نزدیکی خود را تشخیص می دهند. از کوپلر های بازتابنده میتوان در کاربردهایی مثل شمارش دور موتور، تشخیص موقعیت نوار، یا اندازه گیری سرعت، یا تشخیص دود یا مه، و سایر موارد استفاده قرار گیرد.

بنابراین در این مطلب با برخی از پرکاربردترین انواع قطعات نوری و نحوه عملکرد آن ها آشنا شدیم. شرکت ریز موج الکترونیک رسام در زمینه فروش و تامین قطعات الکترونیکی و انواع قطعات الکترونیکی پرکاربرد و همچنین سایر خدمات مانند مهندسی معکوس، طراحی و ساخت قطعات برد الکترونیکی و قطعات الکترونیکی نظامی فعالیت می کند. جهت سفارش انواع قطعات نوری، قطعات مخابراتی تنها کافی است به فروشگاه اینترنتی ریز موج الکترونیک رسام که یکی از بهترین شرکت های الکترونیکی ایران است، مراجعه نمایید.