11. Các linh kiện quang
11.1 Khái niệm
Một linh kiện bán dẫn có khả năng hấp thụ hoặc phát xạ sóng ánh sáng được gọi là linh kiện quang điện tử.
Các linh kiện loại này được chia làm hai loại:
- Nếu chuyển đổi ánh sáng thu được thành các đại lượng điện, thì linh kiện đó được gọi là phát hiện quang học (photodetector).
- Nếu phát xạ tia sáng khi cung cấp năng lượng điện cho nó, thì linh kiện đó được gọi là phát hiện quang học (photoemettor).
Trong một linh kiện quang điện tử luôn luôn có sự trao đổi năng lượng giữa tia sóng (ánh sáng) và vật chất ( vật liệu bán dẫn). Tia sóng được đặc trưng bởi bước sóng, vật chất được đặc trưng bằng độ rộng vùng cấm (vúng tiếp giáp).
Khi vật liệu bán dẫn được chiếu sáng các photo có thể bị hấp thụ hoặc không tùy thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào vật liệu bán dẫn.
11.2 Một số linh kiện bán dẫn
Quang điện trở thường được chế tạo từ chất sunfua Catmi trên đế cách điện.
Quang trở có trị số lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ chiếu sáng vào nó, độ chiếu sáng càng mạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ và ngược lại.
Điện trở quang khi bị che tối khoảng vài trăm KΩđến vài MΩ. Điện trở quang khi dược chiếu sáng khoảng vài trăm đến vài KΩ. Điện trở quang thường được ứng dụng trong cấcmchj tựđộng điều khiển bằng ánh sáng.
11.2.2 Diode cảm quang
Diode cấu tạo như diode thường nhưng vỏ bọc các điện có một phần là kính hay thủy tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài vào tiếp giáp PN.
Đặc tính: Tiếp giáp PN phân cực ngược khi được chiếu sáng tiếp giáp sẽ phát sinh ra các hạt thiểu số qua mối nối và dòng điện bién đổi một cách tuyến tính với cường độ ánh sáng (lux) chiếu vào nó.
Trị sốđiện trở của diode quang trong trường hợp được chiếu sáng và bị che tối.
∞Ω CdS CdS Lỗ nhận ánh sáng N P ID lux Ucc
Rth = rất lớn
Khi dược chiếu sáng Rng = 10KΩ÷100kΩ
Rth = vài trăm Ω
Diode cảm quang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống tựđộng điều khiển, như mạch điều khiển từ xa, báo động cháy...
11.2.3 Diode phát quang LED ( Light Emitting diode)
Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt. Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) huỳnh quang. khi có dòng điện chạy qua thì có hiện tượng bức xạ quang (phát ra ánh sáng). tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng có màu khác nhau. Dựa vào các tính chất này mà người ta tạo ra các màu Led khác nhau.
Led phân cực thuận cao hơn diode thường nhưng điện áp phân cực ngược lại nhỏ hơn. Ud = 1.4 - 1.8 V (led đỏ)
Ud = 2 - 2.5 V (led vàng) Ud = 2 - 2.8 V (led xanh lá) Dòng Id của led thường 5 - 10mA
Led thường dược dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ thị trạng thái cảu mạch như báo nguồn...
11.2.4 Tranzistor quang (photo tranzistor)
Tranzistor có cấu tạo như tranzistor bình thường nhưng khác ở chỗ cực B để hở cho ánh sáng chiếu qua.
11.2.5 Linh kiện ghép nối quang học
Linh kiện ghép nối quang học là các linh kiện liên kết hai mạch tín hiệu dùng ánh sáng như một phương tiện truyền dẫn. Như vậy mạch này cô lập về phương diện điện.
Bộ ghép nối quang học có thể được chế tạo rời hoặc tích hợp và chúng có nhiều dạng khác nhau. Nhưng chúng có đặc tính chung là làm sao tỉ số truyển đổi tốt.
Các thông số kỹ thuật của bộ ghép nối quang học.