Temel Elektronik - Optoelektronik Diyotlar
Bunlar ışıkla çalışan diyotlardır. "Opto" kelimesiLight. Işık yoğunluğuna bağlı olarak iletim yapan türleri ve iletimi biraz ışık veren diğer türleri vardır. Her türün kendine ait uygulamaları vardır. Bunlardan öne çıkan türleri tartışalım.
Bazı diyotlar üzerlerine düşen ışığın yoğunluğuna göre hareket eder. Bu kategoride iki ana diyot türü vardır. Foto diyotlar ve Güneş hücreleridir.
Fotoğraf Diyot
Fotoğraf diyotu, adından da anlaşılacağı gibi, ışık üzerinde çalışan bir PN eklemidir. Işığın yoğunluğu, bu diyottaki iletim seviyesini etkiler. Foto diyot, bir P tipi malzemeye ve bir N-tipi malzemeye sahiptir.intrinsic malzeme veya bir depletion region arasında.
Bu diyot genellikle reverse biasdurum. Işık tükenme bölgesine odaklandığında, elektron deliği çiftleri oluşur ve elektron akışı gerçekleşir. Elektronların bu iletimi odaklanmış ışığın yoğunluğuna bağlıdır. Aşağıdaki şekil pratik bir Fotoğraf diyotunu göstermektedir.
Aşağıdaki şekil bir fotodiyotun sembolünü göstermektedir.
Diyot ters yönde bağlandığında, termal olarak üretilen elektron deliği çiftleri nedeniyle küçük bir ters doygunluk akımı akar. Ters öngerilimdeki akım azınlık taşıyıcılardan dolayı akarken, çıkış voltajı bu ters akıma bağlıdır. Kavşağa odaklanan ışık yoğunluğu arttıkça, azınlık taşıyıcılardan kaynaklanan akım akışı artar. Aşağıdaki şekil, bir foto diyotun temel polarlama düzenlemesini göstermektedir.
Foto diyot, ışığın üzerine düşmesine izin vermek için bir cam ambalaj içinde kapsüllenmiştir. Işığı tam olarak diyotun tükenme bölgesine odaklamak için, yukarıda gösterildiği gibi, bağlantının üzerine bir mercek yerleştirilir.
Işık olmadığında bile, az miktarda akım akar. Dark Current. Aydınlatma seviyesi değiştirilerek ters akım değiştirilebilir.
Fotoğraf diyotunun avantajları
Fotoğraf diyotunun aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:
- Düşük gürültü
- Yüksek kazanç
- Yüksek hızlı operasyon
- Işığa karşı yüksek hassasiyet
- Düşük maliyetli
- Küçük boy
- Uzun ömür
Fotoğraf diyotunun uygulamaları
Foto diyot için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:
- Karakter tespiti
- Nesneler tespit edilebilir (görünür veya görünmez).
- Yüksek stabilite ve hız gerektiren devrelerde kullanılır.
- Demodülasyonda kullanılır
- Devrelerin anahtarlanmasında kullanılır
- Kodlayıcılarda kullanılır
- Optik iletişim ekipmanlarında kullanılır
Bu türden bir başka diyot Güneş pilidir. Diyot olmasına rağmen hücre olarak adlandırılır. Ayrıntılara girelim.
Güneş pili
Işığa bağımlı diyotlar, normal bir PN bağlantı diyotu olan ancak iletimini elektron akışına dönüştürülen fotonların akıntısı ile yapan Güneş pili içerir. Bu bir foto diyota benzer, ancak maksimum gelen ışığı enerjiye dönüştürmek ve depolamak gibi başka bir amacı vardır.
Aşağıdaki şekil bir güneş pilinin sembolünü temsil etmektedir.
Bir güneş hücresinin adı ve diyot olmasına rağmen enerjinin depolandığını gösteren sembolü vardır. Daha fazla enerji çekme ve depolama özelliği güneş pilinde yoğunlaşmıştır.
Güneş pili yapımı
Silme bölgesinde bir iç malzemeye sahip bir PN bağlantı diyotu, bir cam içinde kapsüllenecek şekilde yapılır. En az dirençle maksimum ışığı toplayacak şekilde üstte ince cam ile ışık mümkün olan maksimum alana düşürülmüştür.
Aşağıdaki şekil bir Güneş pilinin yapısını göstermektedir.
Güneş hücresine ışık geldiğinde, ışıktaki fotonlar değerlik elektronları ile çarpışır. Ana atomları terk etmek için elektronlara enerji verilir. Böylece bir elektron akışı üretilir ve bu akım güneş hücresine odaklanan ışık yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Bu fenomen denirPhoto-Voltaic effect.
Aşağıdaki şekil, bir güneş pilinin nasıl göründüğünü ve bir dizi güneş pilinin bir güneş paneli oluşturmak için nasıl yapıldığını göstermektedir.
Foto diyot ve Güneş pili arasındaki fark
Photo Diode daha hızlı çalışır ve çıkışta daha fazla güç sağlamak yerine anahtarlamaya odaklanır. Bundan dolayı düşük kapasitans değerine sahiptir. Ayrıca Foto diyotta ışık enerjisinin görülme alanı uygulamalarına göre daha azdır.
Bir Güneş pili, yüksek çıkış enerjisi sağlamaya ve enerjiyi depolamaya odaklanır. Bu varhigh capacitancedeğer. İşlem, foto diyottan biraz daha yavaştır. Güneş pilinin amacına göre ışığın görülme alanı foto diyottan daha büyüktür.
Güneş Pili Uygulamaları
Güneş pili için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:
Science and Technology
- Uydular için Güneş panellerinde kullanılır
- Telemetride kullanılır
- Uzaktan aydınlatma sistemlerinde vb. Kullanılır.
Commercial Use
- Güneş panellerinde elektrik depolamak için kullanılır
- Taşınabilir güç kaynaklarında vb. Kullanılır.
- Güneş enerjisi ile yemek pişirme ve ısıtma gibi ev kullanımlarında kullanılır
Electronic
- Watches
- Calculators
- Elektronik Oyuncaklar vb.
Bazı diyotlar uygulanan gerilime göre ışık yayarlar. Bu kategoride iki ana diyot türü vardır. LED'ler ve Lazer diyotlardır.
LED (Işık Yayan Diyotlar)
Bu, günlük hayatımızda kullanılan en popüler diyotlardır. Bu aynı zamanda normal bir PN bağlantı diyotudur, ancak yapımında silikon ve germanyum yerine galyum arsenit, galyum arsenit fosfit gibi malzemeler kullanılır.
Aşağıdaki şekil bir Işık yayan diyotun sembolünü göstermektedir.
Normal bir PN bağlantı diyotu gibi, bu, diyotun iletken olması için ileri öngerilim durumunda bağlanır. İletim bandındaki serbest elektronlar, değerlik bandındaki deliklerle birleştiğinde iletim bir LED'de gerçekleşir. Bu rekombinasyon süreci yayarlight. Bu süreç şöyle adlandırılırElectroluminescence. Yayılan ışığın rengi, enerji bantları arasındaki boşluğa bağlıdır.
Kullanılan malzemeler aynı zamanda galyum arsenit fosfit kırmızı veya sarı yayar, galyum fosfit kırmızı veya yeşil yayar ve galyum nitrat mavi ışık yayar gibi renkleri etkiler. Galyum arsenit ise kızılötesi ışık yayar. Görünmeyen Kızılötesi ışık için LED'ler çoğunlukla uzaktan kumandalarda kullanılır.
Aşağıdaki şekil, farklı renklerdeki pratik LED'lerin nasıl göründüğünü göstermektedir.
Yukarıdaki şekildeki LED'in düz ve kıvrımlı bir tarafı vardır, düz taraftaki kurşun diğerinden daha kısadır, böylece daha kısa olanı gösterir. Cathode veya negatif terminal ve diğeri Anode veya Pozitif terminal.
LED'in temel yapısı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, elektronlar deliklere sıçradığında, enerji ışık şeklinde kendiliğinden dağılır. LED, akıma bağlı bir cihazdır. Çıkış ışık yoğunluğu, diyottan geçen akıma bağlıdır.
LED'in Avantajları
LED'in aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:
- Yüksek verim
- Yüksek hız
- Yüksek güvenilirlik
- Düşük ısı dağılımı
- Daha uzun ömür
- Düşük maliyetli
- Kolayca kontrol edilir ve programlanabilir
- Yüksek parlaklık ve yoğunluk seviyeleri
- Düşük voltaj ve akım gereksinimleri
- Daha az kablolama gerekli
- Düşük bakım maliyeti
- UV radyasyonu yok
- Anında Aydınlatma efekti
LED uygulamaları
LED için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:
In Displays
- Özellikle yedi segmentli ekran için kullanılır
- Dijital saatler
- Mikrodalga fırınlar
- Trafik sinyalizasyonu
- Demiryollarında ve halka açık yerlerde ekran panoları
- Toys
In Electronic Appliances
- Stereo tunerler
- Calculators
- DC güç kaynakları
- Amplifikatörlerde Açma / Kapama göstergeleri
- Güç göstergeleri
Commercial Use
- Kızılötesi okunabilir makineler
- Barkod okuyucu
- Katı hal video ekranları
Optical Communications
- Optik anahtarlama uygulamalarında
- Manuel yardımın bulunmadığı Optik bağlantı için
- FOC aracılığıyla bilgi aktarımı
- Görüntü algılama devreleri
- Hırsız alarmları
- Demiryolu sinyalizasyon tekniklerinde
- Kapı ve diğer güvenlik kontrol sistemleri
LED'in birçok avantajı ve uygulaması olduğu gibi, birçok gelişmiş özelliğe ve geleceğin kapsamına sahip olan Lazer diyot adı verilen bir başka önemli diyot daha vardır. Lazer diyot hakkında konuşalım.
Lazer Diyot
Lazer Diyot, kendi türüne göre başka bir popüler diyottur. Bu, ışık yayan ancak uyarılmış bir işlemle optik bir diyottur. İsimLASER ima eder LIght Aile büyütme Szamanlanmış Emisyonu Rhayranlık.
Uyarılmış emisyon
Bu, üzerinde bir ışık ışını meydana geldiğinde eylemi başlayan bir PN bağlantı diyotudur. Bir ışık ışınıyla, fotonlar bir atomun üzerine geldiğinde, atom heyecanlanır ve bir üst seviyeye ulaşır veHigher Energy Level.
Atom, daha yüksek enerji seviyesinden a Lower Energy Level, serbest bırakır two photons hangileri similar in characteristics olay fotonuna ve içinde equal phaseona. Bu süreç şöyle adlandırılırStimulated Emission. Bir atom genellikle bu heyecanlı durumda kalabilir10-8 secs zamanın.
Dolayısıyla, yukarıdaki süreç lazer diyotunun ilkesini belirler.
Lazer Diyot Prensibi
Bir atom üzerinde bir foton meydana geldiğinde, o atom daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek bir enerji durumuna uyarılır ve bu süreçte iki foton salınır. Aslında, bir atom genellikle bu heyecanlı durumda kalabilir.10-8saniye zaman. Yani, amplifikasyona ulaşmak için, bu heyecanlı işlem sırasında atomun, adı verilen başka bir duruma yerleştirilmesi sağlanır.Meta Stable State bu daha yüksek enerji seviyesinin altında ve düşük enerji seviyesinin üzerindedir.
Bir atom bu Meta kararlı durumunda kalabilir 10-3sn. Atom buradan alt duruma geçerken iki foton salınır. Fotonların atomlara çarpmasından önce uyarılmış durumda daha fazla sayıda atom varsa, o zaman elimizdeLasing Effect.
Bu süreçte anlamamız gereken iki terim var. Meta Stabil durumda daha düşük enerji durumu veya temel durumdan daha fazla sayıda atoma sahip olmak,Population inversion. Daha sonra, atomların daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek bir enerji durumuna göndererek popülasyonun tersine dönmesini sağlayan enerjiye denir.Pumping. BuOptical pumping.
Avantajlar
Lazer diyotun aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:
- Lazer diyotların kullandığı güç çok daha azdır
- Daha yüksek ON / OFF anahtarlama hızı
- Daha Kompakt
- Daha az pahalı
- Lazer jeneratörlerinden daha ucuzdurlar
- Daha az elektrik şoku sağlama şansı
Dezavantajları
Lazer diyotunun birkaç dezavantajı vardır:
- Daha farklı ışınlar ve dolayısıyla kalite o kadar iyi değil
- LED'e göre yaşam süreleri daha azdır.
- Kararsız güç kaynakları sırasında hasara meyillidir
Uygulamalar
Lazer diyotunun aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:
Pompa-lazer ve tohum-lazer olarak kullanılır
Optik veri depolama cihazlarında kullanılır
Lazer yazıcılarda ve lazer faks makinelerinde kullanılır
Lazer işaretçilerinde kullanılır
Barkod okuyucularda kullanılır
DVD ve CD sürücülerinde kullanılırlar
HD DVD ve BLU RAY teknolojisinde kullanılır
Isıl işlem, kaplama, dikiş kaynağı gibi birçok endüstriyel amacı vardır.
Veri bağlama ve iletme gibi iletişim teknolojisinde birçok kullanım alanı vardır.
Tüm bunların üzerinden geçtikten sonra birkaç terimi anlamaya çalışalım.
Bileşen
- Bileşenler, elektroniğin bireysel temel unsurlarıdır.
- Yapılarına göre farklı özelliklere sahiptirler.
- Her bileşenin farklı uygulamaları vardır.
Ex - Direnç, Kondansatör, Diyot vb.
Devre
- Devre, farklı bileşenlerden oluşan bir ağdır
- Devredeki bileşenler tamamen amaçlanan bir amaca dayanır.
- Bir devrenin aktif olması gerekiyorsa, bir güç kaynağı içermelidir.
Ex - kesme ve kıskaç devreleri, amplifikatör devreleri, röle devreleri vb.
cihaz
Cihaz, farklı devrelerden oluşan bir ekipmandır.
Cihazdaki tüm devreler, amacına hizmet etmek için çalışmasına yardımcı olur.
Sinyalleri ölçmek, sinyal üretmek, sonuçları kontrol etmek veya devreleri korumak vb. İçin bir cihaz kullanılabilir.
Ex - CRO, Fonksiyon üreteci vb.
Katı Hal cihazları
Daha önce termiyonik çalışma prensibiyle çalışan ve içi vakumla doldurulmuş vakum tüplerimiz vardı. Boyutları bugünün bileşenlerinden daha büyüktü. Bu vakum tüpleri, yarı iletken cihazlarla değiştirildi ve bunlar aynı zamandaSolid state devices.
Aktif Cihazlar
Akım akışını kontrol edebilen cihazlar (veya tam olarak bileşenler) Aktif Cihazlar olarak adlandırılabilir.
- İletime girmek için bir miktar giriş güç kaynağına ihtiyaç duyarlar.
- Bu bileşenlerin çalışması, devrenin davranışını tanımlar.
Ex - Vakum tüpleri, diyotlar, transistörler, SCR'ler
Pasif Cihazlar
Akım akışını kontrol edemeyen cihazlar (veya tam olarak bileşenler) Pasif Cihazlar olarak adlandırılabilir.
- Çalışmak için giriş güç kaynağına ihtiyaç duymazlar.
- Bu bileşenlerin çalışması, devrenin davranışını biraz değiştirir.
Ex - Direnç, Kondansatör, İndüktör vb.
Doping
Yarı iletken malzemenin özelliklerini değiştirmek için elektron ekleme veya delikler oluşturma işlemi, ya daha pozitif yaparak ya da daha negatif yaparak, şu şekilde anlaşılabilir: Doping.
Diyot uygulamaları, ELECTRONIC CIRCUITS eğitiminde tartışılacak olan clipper ve clamper devrelerinden başlayan birçok devreyi içerir.