ما هو الثنائي الضوئي، نرحب بكم طلابنا الأعزاء في موقعكم أون تايم نيوز، والذي يضم نخبة من الأساتذة والمعلمين لكافة المراحل الدراسية، حيث نعمل معا كوحدة واحدة
ونبذل قصارى جهدنا لنضع بين أيديكم حلول نموذجية لكل ما يعترضكم من أسئلة لنساعدكم على التفوق والنجاح.
الثنائي الضوئي (بالإنجليزية: Photodiode) في الكهروضوئية هو نبيطة تستعمل في تحويل الضوء إلى كهرباء. ويستعمل في الدوائر الكهروضوئية كمستقبل إشارة. لكن في المستقبل، ربما يفقد الثنائي الضوئي وظيفته في حال دخلت الدوائر الضوئية سوق العمل، حيث ستزيح الدوائر الإلكترونية عن طريقها وبالتالي تلتغي الحاجة إلى تحويل الإشارة الضوئية إلى كهربائية، لإن الإرسال والاستقبال والمعالجة ستكون ضوئية خالصة.
التمييز بين الثنائي الضوئي والخلية الشمسية
بما أن الثنائي الضوئي يحول الضوء (الموجات الكهرومغناطيسية إن تحرينا الدقة) إلى كهرباء. فإنه في ذلك كالخلايا الشمسية التي تحول الطاقة الضوئية القادمة من الشمس إلى طاقة كهربائية. فهما، أي الثنائي الضوئي والخلية الشمسية، يقومان بنفس العمل ويتشاركان نفس المبدأ. بل أن ذات النبيطة يمكن أن تعمل تارة كثنائي ضوئي وتارة كخلية شمسية. لكن الاختلاف يكمن في خصلتين.
-
مجال العمل
مجال العمل. فالثنائي الضوئي يعمل في مجال الإتصالات ومعالجة الإشارات فيحول الإشارات الضوئية إلى كهربائية، بينما تشغل الخلايا الشمسية وظيفة توليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية، لذا تستعمل هذه النبيطة ككاشف ضوئي أكثر منه محول طاقة.
-
التشغيل
يعمل الثنائي الضوئي تحت وضع التشغيل العكسي (الانحياز العكسي), بينما تترك الخلية الشمسية دون تشغيل (دون تسليط جهد عليها), لانها واجبها توليد الكهرباء وليس استهلاكه.
له ميزات كثيرة يتفوق بها عن الوسائل المعتادة للإضاءة. فاستهلاكه للقدرة الكهربائية قليل، فيمكن تشغيله ببطاريات صغيرة، وعمره طويل، ويتحمل الصدمات، وصغير الحجم (فهو لا يزيد عن 5 مللي متر في مقاييسه). إلا أنه ما يزال باهظ الثمن نسبيا، كما أنه يحتاج إلى مصدر كهربائي ذو تيار ثابت وأنظمة لتشتيت الحرارة المنبعثة منه.
- توجد منه أنواع صغيرة تصدر الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء وتستخدم في أجهزة التحكم عن بعد مثلما في التلفزيونات وأجهزة التسجيل دي في دي.
- تحسن أداء الصمامات الثنائية المضيئة في السنوات الأخيرة بحيث كثر استخدامها في السيارات، فبينما كان استخدامها في الماضي ينقصر فقط على استخدام اللمبات الصغيرة على لوحات مقصورة السيارة، ازدادت قدرتها بحيث تستخدم في مصابيح السيارة لإضاءة الطريق والإضاءة البعيدة، وذلك عن طريق تجميع عدد كبير منها في حزمة مع استخدام عدسات تركيز الضوء.
- ميزة الصمامات الثنائية المضيئة أنها تحول 20 % من الطاقة الكهربائية إلى ضوء بالمقارنة باللمبات العادية ذات فتيل سلكي فهي تحول 4% فقط من الكهرباء إلى ضوء والباقي يتشتت كحرارة.
ما هو الثنائي الضوئي
الثنائي الضوئي هو جهاز يساعد في تحويل الضوء إلى تيار كهربائي. مصنوع من مادة شبه موصل ويحتوي على تقاطع pn ، وهو مصمم للعمل في انحياز عكسي. يتم إنتاج التيار في الثنائي الضوئي عند امتصاص الفوتونات وإنتاج كمية صغيرة من التيار أيضًا في حالة عدم وجود ضوء. مع زيادة مساحة السطح ، تتميز الثنائيات الضوئية بأوقات استجابة أبطأ. تم استخدام تقنية Photodiode بنجاح وعلى نطاق واسع بسبب هيكلها البسيط وعديم التكلفة.
هناك أنواع مختلفة من الثنائيات الضوئية مثل:
- PN الضوئي - هو أول نوع من الثنائي الضوئي الذي يتم تطويره ، ولكن لا يستخدم على نطاق واسع مثل الآخرين بسبب تحسين معايير الأداء لأنواع أخرى من الثنائيات الضوئية
- الثنائي الضوئي Avalanche - يوفر مستويات ربح عالية جدًا ولكنه يأتي بمستويات ضوضاء عالية
- الثنائي الضوئي PIN - أحد أكثر الثنائيات الضوئية استخدامًا على نطاق واسع ، فهو يوفر سعة أقل ويجمع الفوتونات الضوئية بكفاءة أفضل من الثنائيات الضوئية PN
- الثنائي الضوئي لـ Schottly - استنادًا إلى الصمام الثنائي Schottky ، فإنه يوفر سعة ديود صغيرة بالإضافة إلى إمكانية فائقة السرعة