دیود نوری-الکتریکی (Optoelectronic Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نوری-الکتریکی (Optoelectronic Diode) :
دیود نوری-الکتریکی (Optoelectronic Diode) یک اصطلاح کلی برای دیودهایی است که با نور (فوتون) سروکار دارند، یعنی یا نور تولید می کنند (مانند LEDها و لیزرها) و یا نور را تشخیص می دهند (مانند فتودیودها و سلول های خورشیدی). این دیودها پل ارتباطی بین دنیای الکترونیک و اپتیک هستند و در طیف وسیعی از کاربردها از مخابرات نوری تا روشنایی و حسگرها نقش اساسی دارند.
انواع دیودهای نوری-الکتریکی عبارتند از:
دیودهای نورگسیل (Light-Emitting Diodes - LEDs): که با عبور جریان الکتریکی نور تولید می کنند (الکترولومینسانس).
دیودهای لیزری (Laser Diodes): که نور منسجم و تک رنگ تولید می کنند.
فتودیودها (Photodiodes): که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می کنند.
سلول های خورشیدی (Solar Cells): که نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند (نوعی فتودیود با سطح بزرگ).
اپتوکوپلرها (Optocouplers/Optoisolators): که ترکیبی از یک LED و یک فتودیود در یک بسته هستند و برای ایزولاسیون الکتریکی استفاده می شوند.
تمام این دیودها بر اساس برهمکنش نور و ماده در نیمه هادی ها کار می کنند. در LEDها و لیزرها، بازترکیب الکترون و حفره منجر به گسیل فوتون می شود. در فتودیودها و سلول های خورشیدی، جذب فوتون منجر به تولید جفت الکترون-حفره و ایجاد جریان الکتریکی می شود.
پارامترهای مهم برای دیودهای نوری-الکتریکی به نوع آنها بستگی دارد. برای LEDها، طول موج، شدت نور، و بازده کوانتومی مهم است. برای فتودیودها، پاسخ دهی، سرعت، و نویز مهم است. برای سلول های خورشیدی، بازده تبدیل توان (Efficiency) پارامتر کلیدی است.
کاربردهای دیودهای نوری-الکتریکی بسیار گسترده است. LEDها در روشنایی، نمایشگرها، و نورپردازی استفاده می شوند. لیزرها در مخابرات نوری، ذخیره سازی داده (CD/DVD/Blu-ray)، و پزشکی کاربرد دارند. فتودیودها در مخابرات نوری، حسگرها، و تجهیزات پزشکی استفاده می شوند. سلول های خورشیدی در تولید انرژی تجدیدپذیر نقش حیاتی دارند.
اپتوکوپلرها (Optocouplers) یک کاربرد ترکیبی مهم هستند. آنها شامل یک LED (فرستنده) و یک فتودیود یا فتوترانزیستور (گیرنده) در یک بسته هستند و برای انتقال سیگنال بین دو مدار با ایزولاسیون الکتریکی کامل استفاده می شوند. این امر در منابع تغذیه سوئیچینگ (برای ایزولاسیون فیدبک) و مدارات کنترل صنعتی بسیار رایج است.
سری معروف اپتوکوپلرها شامل 4N25، PC817، و MOC3021 است. این قطعات با ایزولاسیون ولتاژ بالا (چند کیلوولت) و نسبت تبدیل جریان (CTR) مشخص، در میلیون ها دستگاه الکترونیکی استفاده می شوند.
در نهایت، دیودهای نوری-الکتریکی شالوده فناوری مدرن را تشکیل می دهند. بدون آنها، اینترنت فیبر نوری، روشنایی LED، انرژی خورشیدی، و بسیاری از فناوری های دیگر وجود نداشت. درک اصول کار این دیودها برای هر مهندس برق و الکترونیک ضروری است.
