الالكترونيات الضوئية فى الكهرباء

اعداد أ/ محمد العشرى مدرب بقسم الكهرباء الانشائية
الالكترونيات الضوئية فى الكهرباء
photo electronics


الخلايا الضوئية
Photo cell

الباعثة لالكترونات تحت تاثير الضوء أو للصمام الضوئى للخليةكاثود يبعث الالكترونات بطلاقة عند تعرضة لاشعاع بالتردد الصحيح ويوضح الشكل تركيب واحد من هذة الخلايا الضوئية وللكاثود مساحة كبيرة لكى يستقبل الاشعة الساقطة أما الانود فهو ببساطة عبارة عن قضيب 0
يتوقف التردد الذى تصبح عندة استجابة النبيطة أكبر مايمكن على المادة المصنوع منها الكاثود 0فلبعض الماد استجابة طفيفة قريبة من استجابة عين الانسان بينما للبعض الاخر فائدة اكثر من المنطقة دون الحمراء
ويتم تشغيل الخلية بجهد موجب للانود كما موضح بالشكل وتجمع الالكترونات المنبعثة من الكاثود المعرض للضوء بواسطة الانود ويؤدى أى تغير فى شدة الاضاءة الى تغير التيار المنساب خلال الخلية ويؤدى هذا بدورة الى تغير الجهد بين طرفى المقاومة R ويكبر هذا الجهد بدائرة الكترونية مناسبة ليعطى اشارة مرتبطة بشدة الاضاءة 0
ويوضع الكاثود والانود داخل غلاف من الزجاج أو الكوارتز قد يكون مفرغا أو ممتلئا بالغازحيث تكبر حساسية الخلايا الغازية بالنسبة للاشعة الضوئى حساسية الخلايا المفرغة بحوالى سبع الى تسع مرات




الشكل يوضح الخلايا الضوئية

وعند هذا الحد يجب الا نغفل ذكر شئ عن وحدات الاضاءة فالفيض الضوئى هو كمية الطاقة الكلية للاشعة الضوئية المرئية المنبعثة من مصدر ضوئى فى وحدة زمن 0


الليومين هو وحدة قياس الفيض على احد المحورين وعلما بان الليومين وحدة قياس الاضاءة هى لكس وهى تساوى ليومين للمتر المربع 0

تستخدم الخلايا الضوئية منذ بداية الالكترونات على نطاق واسع فى انظمة صناعية متعددة وقياسات اجهزة القياس ومع ذلك فقد حل محل هذه الخلايا فى مجالات كثيرة نبائط اخرى سنوصح لها فيما بيلى 0

خلايا التوصيل الضوئى
Photo conductive cell

المقاومة الضوئية
Photo resistance

عندما تمتص مادة شبة موصلة ذاتيا كمية من الطاقة فان الكتروناتها تكتسب طاقة حركة وتتولد أزواج من الالكتروبات والفجوات داخل المادة الشبة موصلة بصفة تلقائية .

فاذا زيدت كمية الطاقة الممتصة أو المكتسبة فان عدد أزواج الالكترونات والفجوات الحرة تزداد . ويكون التأثير النهائى على المادة هو زيادة موصليتها أونقص مقاومتها الكهربية .ومصدر الطاقة خلال التوصيل الضوئى أو المقاومات الضوئية هو الضوء والاشعاعات القريبة من المرئية
ويستعمل كبريتيد الكادميوم وهو مادة شبة موصلة على نطاق واسع فى خلايا التوصيل الضوئى أو المقاومات الضوئية والتى يرمز لها بالرمز (LDR) والتى تستخدم فى التطبيقات الى تمكن الانسان من التطبيقات من حساب مستويات الاضاءة وفى دوائر كشف الدخان وتطبيقات أخرى متعددة

هذا
ولمواد شبة موصلة أخرى مثل كبريتيد الرصاص وأنتيمونيد الانديوم حساسية أكثر للاشعاعات المحتوية على نسبة عالية من الاشعة دون الحمراء
والشكل يوضح تركيب نوع من أنواع المقاومات الضوئية المستخدمة فيها كبريتيد الكادميوم والمقاومات الضوئية لها خواص ميكانيكية أفضل بكثير من معظم الخلايا الضوئية لذا فانها تفضل بصفة عامة فى أغراض الخدمة الشاقة0



وحدات الدايود الضوئية
Photo Diode
الدايود الضوئى هو وصلة ثنائية P-N داخل غلاف به فتحة أوعدسة لكى يسمح سقوط الضوء على الوصلة P.N ويتم تشغيل وحدات الدايود هذه بحيث تعمل انحياز عكسى بحيث يمر التيار مجرد تيار صغير جدا خلال الدايود عندما ينخفض مستوى الاضاءة وعند زيادة شدة الاضاءة تزداد انسياب التيارالتسرب للدايود ويستخدم تيار التسرب هذا لبين شدة الاضاءة الواقعة على الدايود 0
من الجدير بالذكر أن وحدات الدايود الضوئى حساسة لكل من الاشعاعات المرئية والاشعاعات القريبة من دون الحمراء وتستجيب هذه النبائط للضوء الذى يضمن او شدتة عند ترددات عالية جدا 0



الترانزستور الضوئى
Photo Transistor
فى هذه الحالة يستخدم ترانزستور حيث تعر منطقة القاعدة للترانزستور الضوئى ثنائى القطب للاضاءة الساقطة فتحررة هذه الطاقة الضوئية حاملات الشحنة فى منطقة القاعدة فيزداد تيار القاعدة نتيجة لهذا التاثير ويزداد تيار المجمع الترانزستور بازدياد شدة الاضاءة

وتبلغ حساسية الترانزستور الضوئى المستخدم للاغراض العامة حوالى 500mA لكل لومين 0 بالاضافة الى ذلك يمكن استخدام التوصيل بمنطقة القاعدة لاغراض الانحياز كما هو موضح فى الشكل


الدائرة الموضحة فى الشكل هى من دوائر المرحلات المستخم معها الخلايا الضوئية وحيث عندما تنخفض مستوى الاضاءة يصبح قيمة التيار خلال ملف المرحل صغير ويظل طرفا المرحل غير متلامسين وعند ارتفاع مستوى الاضاءة يزداد تيار الترانزستور الى قيمة تؤدى الى اغلاق المرحل ومن الممكن استخدام ترانزستور BPX25 الذى يحتوى على عداسات مركبة داخل الغطاء المحيط لتركيز الضوء

وبتصنيع مادة عزل البوابة للترانزستور ذى التاثير المجالى بالبوابة المعزولة بحيث تكون شفافية للضوء فان الطاقة الضوئية تمر الى القاعدة السفلية وتؤدى الى تحديد حاملات الشحنة من القاعدة السفلية وهذا يوثر على ازدياد موصيلية قناة التوصيل التى بين المصدر والبالوعة مما يؤدى الى ان يصبح تيار المجمع مرتبطا بشدة الاضاءة
وحدات الثايرستور الضوئى
Photo thyristor

نعرف ان الثايرستور عبارة عن وصلة مكونة من اربعة بللورات من شبة الموصل P.N.P.N تستخدم كمفتاح كهربى عند تسليط تيار موجب على البوابة 0 نلاحظ انه تنطلق وحدات الثايرستور الضوئى للتوصيل عند السماح للضوء الساقط ان يقع على منطقة البوابة لهذا الثايرستور 0


استخدامات الخلايا الضوئية

1- فى اجهزة قياس شدة الاستضاءة (الفوتومترات)
2- فى بوابات الضوء المستخدمة لمنع الحوادث التى يتعرض لها العمال المشتغلين على الماكينات مثل المقص الميكانيكى
3- فى دوائر التحكم الضوئية بوجة عام مثل دوائر التحكم فى اضاءة الشوارع والميادين ودوائر التحكم فى فتح الابواب
4- فى دوائر كشف الدخان والانزار باندلاع الحريق
5- فى دوائر العدادات الضوئية لعد المنتجات

مشكور وبارك اللة فيك

مشكور

مشكور

يعطيك العافية وجزاك الله خيرا

االسلام عليكم...

جزاكم الله خيراً على هذا الموضوع ولكن الصور لاتظهر عندي

نفع الله بعلمكم

بارك الله فيك