Mở đầu
Có lẽ các bạn vẫn chưa biết cái đèn ở điều khiển Tivi là linh kiện gì đúng không? Đó chính là một Điốt quang đó nhé. Hôm nay, trong bài viết này Dientu5ngay sẽ cùng các bạn đi tìm hiểu “Điốt quang là gì ?” nhé. Let’s go!
MỤC LỤC
Điốt quang là gì?
Khái niệm điốt quang là gì?
Điốt quang hay diode quang (Photodiode) là một linh kiện bán dẫn biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện dựa trên hiệu ứng quang điện. Hiểu một cách đơn giản, thiết bị có mối nối P-N đặc biệt tạo ra dòng điện khi có ánh sáng chiếu vào được gọi là Điốt quang. Nó còn được gọi là bộ tách sóng quang hay bộ cảm biến quang. Nên nhớ Điốt quang hoạt động ở chế độ phân cực ngược nhé các bạn. Chiều ngược với chiều của Diode đó.
Ký hiệu điốt quang trong mạch điện
Trong mạch điện thì Điốt quang có ký hiệu tương tự Diode nhưng có thêm 2 mũi tên chiếu vào, biểu thị ánh sáng chiếu vào Điốt quang.
Cấu tạo của điốt quang
Hình vẽ dưới đây môt tả một cách chi tiết nhất về cấu tạo của Điốt quang.
Mối nối P-N của thiết bị đặt bên trong vật liệu thủy tinh. Điều này được thực hiện để cho phép năng lượng ánh sáng truyền qua nó một cách dễ dàng. Vì chỉ có phần tiếp giáp tiếp xúc với ánh sáng, do đó phần khác của vật liệu thủy tinh được sơn màu đen hoặc được mạ kim loại. Đáng chú ý là cường độ dòng điện chạy qua thiết bị có đơn vị là micro-ampe và được đo qua ampe kế. Vậy thì nguyên lý làm việc của Điốt quang như thế nào, cùng Dientu5ngay đi tìm hiểu ngay sau đây nhé.
Nguyên lý làm việc của Điốt quang
Muốn trả lời câu hỏi Điốt quang là gì ?, chúng ta phải xét trên 2 khía cạnh là khi chưa chiếu sáng và khi được chiếu sáng. Điốt quang hoạt động dựa trên Hiệu ứng quang điện. Trong hiệu ứng quang điện, các điện tử sau khi hấp thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng. Sau đó chúng làm nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích làm bắn electron ra ngoài.
Nguyên tắc hoạt động của điốt quang là sao cho khi mối nối P-N của Điốt quang được chiếu sáng thì dòng điện bắt đầu chạy qua nó.
Trong điốt quang, một dòng điện ngược rất nhỏ chạy qua thiết bị được gọi là dòng điện ngược (dòng điện nghịch). Nó được gọi như vậy bởi vì dòng điện này hoàn toàn là kết quả của dòng chảy của các hạt tải điện thiểu số và do đó sẽ chảy khi thiết bị không tiếp xúc với bức xạ (Không có ánh sáng chiếu vào).
Khi chưa được chiếu sáng:
Các electron có mặt ở phía P và các lỗ trống ở phía N là hạt tải điện thiểu số. Khi đặt một điện áp phân cực ngược nhất định thì hạt tải điện nhỏ nhất, các lỗ trống từ phía N chịu lực đẩy từ điện thế dương của pin (cực âm của nguồn).
Tương tự, các electron hiện diện ở phía P chịu lực đẩy từ thế âm của pin (cực dương của nguồn). Do sự chuyển động này, điện tử và lỗ trống tái kết hợp tại chỗ nối, kết quả là tạo ra vùng suy giảm ở chỗ nối (mối tiếp giáp P-N)
Do chuyển động này, một dòng điện ngược rất nhỏ chạy qua thiết bị được gọi là dòng điện nghịch. Sự kết hợp của điện tử và lỗ trống ở đường giao nhau tạo ra nguyên tử trung hòa ở chỗ cạn kiệt. Do đó dòng nghịch này đã nhỏ lại càng nhỏ thêm.
Khi được chiếu sáng:
Bây giờ, mối tiếp xúc P-N của Điốt quang được chiếu sáng bằng ánh sáng. Khi ánh sáng rơi trên bề mặt của mối tiếp xúc thì nhiệt độ của đường giao nhau sẽ tăng lên. Điều này làm cho electron và lỗ trống tách ra khỏi nhau.
Khi hai electron tách ra thì electron từ phía N bị hút về phía cực dương của nguồn. Tương tự, các lỗ trống ở phía P bị thu hút bởi cực âm của nguồn.
Với sự gia tăng cường độ ánh sáng, nhiều hạt mang điện được tạo ra và chảy qua mạch điện. Qua đó, sinh ra dòng điện lớn qua Điốt quang.
Dòng điện này sau đó được sử dụng để dẫn điện các mạch khác của hệ thống. Vì vậy, chúng ta có thể nói cường độ năng lượng ánh sáng tỷ lệ thuận với dòng điện qua thiết bị.
Các chế độ làm việc của Điốt quang là gì
Chế độ quang điện (Photovoltaic mode):
Điốt quang làm việc khi có điện áp đặt lên 2 đầu của nó. Dòng quang điện được ánh sáng tạo ra và có thể dùng làm nguồn cấp điện. Các tấm pin năng lượng mặt trời thường trời hoạt động ở chế độ này.
Chế độ quang dẫn (Photoconductive mode):
Photodiode quang dẫn làm việc có đặt thiên áp ngược. Khi một điện thế ngược nhất định được đặt vào thiết bị thì thiết bị đó sẽ hoạt động như một thiết bị quang dẫn. Ở đây, sự gia tăng chiều rộng vùng suy giảm (lớp tiếp xúc P-N) được nhìn thấy với sự thay đổi tương ứng của điện áp ngược.
Chế độ tuyết lở (Avalanche Diode Mode):
Làm việc với thiên áp ngược đủ lớn, dẫn đến khi photon tạo cặp điện tử-lỗ trống xảy ra thì sự tăng tốc do điện trường đủ mạnh. Điều này sẽ kích thích vụ tạo cặp khác theo dạng sự cố sạt lở tuyết. Nó làm tăng độ khuếch đại và khả năng đáp ứng trong mạch.
Ưu-nhược điểm của Điốt quang
Ưu điểm của Điốt quang là gì
- Photodiode cho thấy đáp ứng nhanh khi tiếp xúc với ánh sáng.
- Điốt quang mang lại tốc độ hoạt động cao.
- Nó cung cấp một phương trình tuyến tính.
- Nó là một thiết bị giá rẻ.
Nhược điểm của Điốt quang là gì
- Điốt quang là một thiết bị phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Photodiode cho thấy sự ổn định nhiệt độ kém.
- Khi độ sáng thấp được cung cấp, thì việc khuếch đại là cần thiết.
Ứng dụng Điốt quang trong thực tế
- Mắt thu hồng ngoại, remote đều sử dụng Điốt quang
- Điốt quang chủ yếu được sử dụng trong bộ đếm và mạch chuyển mạch.
- Điốt quang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin liên lạc quang.
- Các mạch logic và bộ mã hóa cũng sử dụng điốt quang.
- Nó được sử dụng rộng rãi trong hệ thống báo trộm. Trong các hệ thống báo động như vậy, cho đến khi tiếp xúc với bức xạ không bị gián đoạn, dòng điện sẽ chạy.
- Khi năng lượng ánh sáng không rơi vào thiết bị, nó sẽ phát ra âm thanh báo động.
Lời kết
Hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho các bạn hiểu thêm một chút về Điốt quang. Hiểu được Điốt quang là gì và nguyên lý làm việc của nó. Nếu các bạn có bất cứ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hãy để lại comment bên dưới nhé. Dientu5ngay.com – Chào thân ái!
CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG
Có thể bạn quan tâm
- Chia sẻ kiến thức điện tử cơ bản
- Tài liệu học điện tử miễn phí
- Kênh YouTobe hay về điện tử, mạch điện
- Fanpage cùng nhau học điện tử
- Cửa hàng của chúng tớ – Mua để ủng hộ admin nha ❤
NƠI MUA LINH KIỆN GIÁ TỐT
- Linh kiện điện tử giá siêu rẻ : Shop Ristina.vn
- Linh kiện điện tử, nhà thông minh : Shop Làm Chủ Công Nghệ
- Chuyên mạch nguồn, sạc dự phòng chỉ từ 1K: Shop Điện Tử AT
- Chuyên pin sạc 18650, Pin sạc AA: Shop Linhkiengiatot
- Chuyên các thiết bị điện công nghiệp: Shop Linhkien123
