Un الضوئي هو مكون إلكتروني التي تنتج تيارًا ضوئيًا عند تعرضها للضوء. تُستخدم الثنائيات الضوئية في الخلايا الشمسية الكهروضوئية وفي أجهزة الكشف الضوئية الخطية ، وأجهزة الاستشعار المستخدمة للكشف عن الإشارات الضوئية ، مثل الإشارات الضوئية أو موجات الراديو. تُستخدم الثنائيات الضوئية أيضًا في التطبيقات غير الكهربائية ، مثل الطباعة الحجرية الضوئية ، التي تستخدم المرايا الصغيرة لرسم أنماط على الرقائق.
في الخلايا الشمسية الكهروضوئية، النوع الأكثر شيوعًا من الثنائي الضوئي مصنوع من السيليكون. هناك أيضًا ثنائيات ضوئية مصنوعة من مواد أخرى ، مثل زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ، وفوسفيد الإنديوم (InP) ، ونتريد الغاليوم (GaN). هذه المواد المختلفة لها خصائص مختلفة تجعلها مناسبة لتطبيقات محددة. تصنع الثنائيات الضوئية عادة عن طريق تعاطي المنشطات من مادة أشباه الموصلات بكمية زائدة من المواد الحاملة. تأتي الإلكترونات أو الثقوب الزائدة من عوامل المنشطات المضافة أثناء عملية التصنيع. علاوة على ذلك ، فهو بسيط داخليًا ، مع تقاطع pn حيث يكون أحد الجانبين مشحونًا بشكل إيجابي والآخر سالبًا. عندما يضرب الضوء الصمام الثنائي ، فإنه يتسبب في تدفق الإلكترونات إلى الجانب الإيجابي وتتدفق الثقوب إلى الجانب السالب. يقوم هذا بشحن الصمام الثنائي ، مما ينتج عنه تيار ضوئي يتدفق من الصمام الثنائي إلى دائرة.
كيف يعمل؟
الثنائي الضوئي هو مكون إلكتروني يحول الضوء إلى إشارات كهربائية. يتم استخدامه في الكاميرات الرقمية والأجهزة الأخرى مثل المجاهر والتلسكوبات.
وهذا هو، يعمل عن طريق تحويل الفوتونات إلى إلكترونات من خلال عملية تسمى التأثير الكهروضوئي. يحتوي كل فوتون من الضوء على طاقة ، مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات من الثنائي الضوئي. يتم جمع هذه الإلكترونات في مكثف ، مما ينتج عنه إشارة كهربائية تتناسب مع فوتونات الضوء التي يكتشفها الثنائي الضوئي. تصنع الثنائيات الضوئية عادةً من مادة شبه موصلة مثل السيليكون أو زرنيخيد الغاليوم أو مواد III-V. يمكن أيضًا تصنيع الثنائيات الضوئية من مواد أخرى مثل الجرمانيوم أو فوسفيد الإنديوم ، ولكن هذه المواد أقل شيوعًا من زرنيخيد السيليكون والغاليوم.
يمكن استخدام الثنائيات الضوئية للكشف عن الضوء بأطوال موجية تتراوح من الضوء المرئي (400-700 نانومتر) للأشعة تحت الحمراء (1-3 ميكرومتر). ومع ذلك ، نظرًا لقيود نطاقات امتصاص السيليكون ، يصعب اكتشاف الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة (> 4 ميكرومتر) بالنسبة للديودات الضوئية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لليزر عالي الطاقة أن يتلف مستشعرات السيليكون بسبب التسخين السريع الناتج عن إضاءة الليزر.
تطبيقات Photodiode
يختلف الثنائي الضوئي عن مقاومة LDR، أي مقاومات الضوء أو المقاومات الحساسة للضوء. في حالة الثنائي الضوئي ، يكون أسرع بكثير في وقت الاستجابة ، مما يفتح طرقًا جديدة لاستخدامه:
- لدوائر الاستجابة السريعة للتغيرات في الظلام أو الإضاءة.
- مشغلات الأقراص المضغوطة لقراءة الليزر.
- رقائق بصرية.
- لتوصيلات الألياف البصرية.
- إلخ
كما ترى ، فإن تطبيقات الثنائي الضوئي واسعة ، وهي تعمل بشكل أفضل من مقاومة LDR لاستجابتها. لذلك ، هناك العديد من التطبيقات التي لا يكون فيها LDR صالحًا ويكون الثنائي الضوئي.
تتكامل مع Arduino
لدمج الثنائي الضوئي مع لوحة Arduino، إنها مجرد مسألة توصيل المكون بشكل صحيح وكتابة الكود. سأعرض لك هنا مثالاً ، على الرغم من أنه يمكنك تعديله وإنشاء المشاريع التي تحتاجها. بالنسبة للاتصال ، فهو بسيط للغاية ، في هذه الحالة سنستخدم الإدخال A1 ، أي الإدخال التناظري ، ولكن يمكنك استخدام أي واحد تمثيلي آخر إذا كنت تفضل ذلك. وسيتم توصيل الدبوس الآخر من الثنائي الضوئي بـ GND.
أما بالنسبة للكود ، فهو كالتالي ، مقتطف بسيط لـ قياس شدة الضوء مع الثنائي الضوئي:
void setup() { Serial.begin(9600); Serial.print(); } void loop () { int lightsensor = analogRead(A1); float voltage = lightsensor * (5.0 / 1023.0); Serial.print(voltage); Serial.println(); delay(2000); }