صمامات السيليكون الضوئية الثنائية والعوازل البصرية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

إنّ صمام السيليكون الثنائي موضوعاً ضمن صندوق شفّاف تمَّ إنشاؤه بحيث يستطيع الضوء المرئي أن يصدم الوصلة N-P يشكّل لنا صماماً ثنائياً ضوئياً.

نطبّق هنا تيّاراً مستمراً بانحيازٍ معكوسٍ على الجهاز. فعندما تصدم أشعةُ الضوء المرئي أو الأشعةُ تحت الحمراء أو الأشعةُ فوق البنفسجية الوصلةَ، فإنّ التيّار يستطيع أن يمرّ بسهولة عبرها. ويتغيَّر التيّار بشكل يتناسب مع شدّة الإشعاع الوارد، ضمن حدودٍ معيّنة.

عندما تصدم طاقةٌ ذات شدّةٍ متغيّرةٍ الوصلةَ N-P في ديود سيليكون ضوئي بحالة انحيازٍ معكوسٍ، يتبع التيّارُ المارُّ عبر الجهاز تماماً التأرجحاتِ في الإنارة الساقطة.

وهذا الأثرُ يجعل الصمامات الثنائية السيليكونيةَ الضوئيةَ مفيدةً من أجل استقبال إشارات الضوء المرئي المضمن أو الأشعة تحت الحمراء المضمنة أو الأشعة فوق البنفسجية المضمنة.

 

العوازل الضوئية [البصرية]

يمكن أن يوضع صمام ثنائي يبث الضوء المرئي أو صمام ثنائي يبث الأشعة تحت الحمراء مع صمام ثنائي ضوئي في نفس الحاوية كي نحصل على عازل ضوئي [بصري] (Optoisolator)، وهو يُعرَف أيضاً باسم مقرنة (وصلة، رابط) ضوئية أو مقرنة بصرية (Optocoupler).

مع وجود دخل لإشارة كهربائية، يولِّد الصمام الثنائي الباث للضوء المرئي أو الصمام الثنائي الباث للأشعة تحت الحمراء حزمةً مضمنة من الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء، حيث تُرسَل عبر فجوة صغيرة صافية إلى الصمام الثنائي الضوئي، ويقوم الأخير بدوره بإرجاع الطاقة الإشعاعية من جديد إلى إشارة كهربائية.

في كل مرة نقوم فيها بقَرْن دارة إلكترونية مع دارة إلكترونية أخرى، يجب أن نتوقَّع أنَّ الدارتَين سوف تتفاعلان مع بعضهما. على سبيل المثال، يمكن لهزّاز ما أن يعمل بحدِّ ذاته بشكل جيّد تماماً، ولكن عندما نربطه مع مضخِّم في محاولةٍ للحصول على إشارة أقوى، عندها يمكن أن يصبح الهزّاز في حالة متزعزعة بسبب الحمل الذي يفرضه عليه المضخِّم. وهنا يمكن لعازل ضوئي بين الهزّاز والمضخِّم أن يخلِّصنا من هذا الأمر المزعج.

 

ألا تزال تكافح؟

إنّ ما يُسمِّى تفاعل الممانعة بين الدارات الإلكترونية لا يستطيع أن يحدث مع حزمات الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء.

هنا إذا تغيَّرت ممانعة الدخل الكهربائي للدارة الثانية، حتى لو كان ذلك بشكلٍ بالغٍ وعنيفٍ، فإنّ الممانعة التي "تراها" الدارة الأولى لا تتغيِّر على الإطلاق.

والدارة الأولى لا "ترى" سوى الحمل الذي سبَّبه الصمام الثنائي الباث للضوء المرئي أو الصمام الثنائي الباث للأشعة تحت الحمراء داخل العازل البصري. وهذا الحمل يبقى ثابتاً بغضّ النظر عمّا يحدث على جانب الصمام الثنائي الضوئي.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]