Thread Rating:
  • 21 Vote(s) - 3.29 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Dämmerungsschalter - Alacakaranlık Anahtarı Nedir?
#1
Oku-1 
   

Dämmerungsschalter - Alacakaranlık Anahtarı Nedir?

alacakaranlık anahtarı

Alacakaranlık anahtarı, ayarlanabilir bir parlaklık değerinin altına düştüğünde veya aşıldığında bir anahtarlama kontağını etkinleştirir.

Piyasada bulunan alacakaranlık anahtarlarının çoğu, karanlığın başlangıcında, yani alacakaranlıkta ve parlaklık eşiği tekrar aşıldığında, yani akşam karanlığının başlangıcında, yüklerini (örn. örneğin şafak , tekrar dışarı.

parlaklık anahtarı

Tersine, aydınlıkken açılıp karanlık olduğunda kapatılanlar daha nadirdir. Öz tüketimin öncelikli olduğu fotovoltaik sistemlerde, gün doğarken elektronik cihazları açmak için "parlaklık anahtarları" kullanılmaktadır. Bir güneş kontrol cihazı veya invertör genellikle bunun için bir sinyal sağlar ve ayrı bir cihaz gerekmez.
oluşturmak üzere
Estonya'da alacakaranlık anahtarlı ışık.

Entegre ve harici sensörlü alacakaranlık anahtarları vardır, ikincisi genellikle DIN rayları için olanlarda bulunur.

Hareket dedektörleri genellikle bir alacakaranlık anahtarı içerir.

işlev

Daha eski alacakaranlık anahtarlarında, anahtarlama komutu için ışığa bağımlı direnci kullanılan bir fotodirenç (İngilizce Işığa Bağımlı Direnç, LDR) vardır. Fototransistörler veya fotodiyotlar günümüzde genellikle LDR'lere tercih edilmektedir. LED'ler ayrıca ışık sensörleri olarak da uygundur.

Sinyal kısa bir süre içinde yumuşatılır ve bir röle veya triyak anahtarlayan bir transistöre, Schmitt tetiğine veya mikrodenetleyiciye beslenir.

fototransistör
Navigasyona atla
Aramaya atla

Bir foto veya fototransistör, pn bağlantısına harici bir ışık kaynağının taban toplayıcı bağlantısından erişilebilen bir pnp veya npn katman dizisine sahip iki kutuplu bir transistördür. Bu nedenle, bağlı bir amplifikatör transistörü olan bir fotodiyota benzer.

Bir fotodiyot, ideal olarak katkılanmamış büyük hacimli yarı iletken malzemeden oluşur. Fotonlar, orada harici bir elektrik alanı tarafından çekilen elektron deliği çiftleri oluşturur. Bir fototransistörde, bir tür yük taşıyıcı, yarı iletken malzemeyi ışığa bakan tarafta bırakır ve bir metal yoluyla boşaltılır. Doping, metalin herhangi bir yük taşıyıcı enjekte edememesini ve üretilen yük taşıyıcıların yanal olarak emilebilmesini sağlar. Işıktan uzağa bakan tarafta, fotodiyot ile amplifikatör transistörü arasında neredeyse hiç metal yoktur. Bunun yerine, yük taşıyıcılar, katkılanmamış alandan, aynı zamanda bir transistörün tabanı olarak da işlev gören katkılı bir alana doğrudan göç eder. Verici, diyottan taban tarafından ayrılır, ancak toplayıcı, boyutlandırmaya bağlı olarak prensip olarak diyotun etrafında bir kılıf olarak da düzenlenebilir. Her durumda, bir ışık darbesi önce doğrudan üretilen yük taşıyıcılardan (alan etkisi ile, hatta bir kenara ulaşmadan önce) bir voltaj darbesi ve ardından arka elektrotta toplanan yük taşıyıcılardan bir darbe üretir.

Transistör, ışığın bu engelleme katmanından geçmesiyle üretilen engelleme akımı aracılığıyla kontrol edilir.

İlk fototransistör, 1948'de John Northrup Shive tarafından Bell Laboratuvarlarında geliştirildi.[1] Fototransistörler ilk olarak 1950'de, delikli kartlardan kontrol bilgilerini optik olarak okumak için fototransistörlerin kullanıldığı otomatik santrallerde telefon aramalarının yönlendirilmesi için kullanıldı.[2]

işleyiş ve yapı

Devre açısından, ışığa duyarlı fotodiyot, transistörün toplayıcı-temel bağlantılarına paralel olarak bağlanır. Şeffaf mahfazadan doğrudan veya başka türlü kapalı mahfazadaki bir mercek aracılığıyla düşen ışık, transistörde akım amplifikasyon faktörü tarafından kollektör akımına yükseltilen dahili fotoelektrik etki nedeniyle küçük bir fotoakımın akmasına izin verir. Tipe bağlı olarak, akım amplifikasyon faktörü 100 ila 1000 arasındadır, bu da kollektör akımının bir fotodiyotun fotoakımından bu faktör kadar daha büyük olduğu anlamına gelir.

Fototransistörlerin genellikle yalnızca iki bağlantısı vardır - toplayıcı ve yayıcı. Bununla birlikte, basit bir bağlantının ortaya çıkarıldığı versiyonlar da vardır – örn. B. çalışma noktasını düzenlemek için. Baz bağlantısız kalırsa, baz emitör bölgesinin ücretsiz taşıyıcılar haline gelmesi nispeten uzun zaman alır. Bu nedenle, diğer şeylerin yanı sıra, fototransistörün yavaş kapanma davranışı. Ayrıca Miller etkisi, parlaklıktaki hızlı değişimlerle reaksiyon hızını düşürür. Yüksek limitli bir frekans gerekiyorsa, fotodiyot ve transistör işlevi ayrılmalıdır.

uygulama alanları

Fototransistörler, fotodiyotlardan çok daha hassastır çünkü aynı zamanda amplifikatör görevi de görürler. Işık bariyerleri, alacakaranlık anahtarları, optokuplörler gibi ışığı algılarken veya iletirken kullanılırlar. Bununla birlikte, fototransistörler bu uygulama için çok yavaş olduğundan, uzaktan kumandaların alıcı birimlerinde fotodiyotlar kullanılmaktadır. Bunlarda, ışık bariyerleri ve optokuplörlerde olduğu gibi, görünür ışık değil kızılötesi kullanılır.
alıcı dalga boyu

Fototransistör – Yukarıdaki resmin genel görünümü

Bir silikon fototransistörün maksimum hassasiyetinin dalga boyu yaklaşık 850 nm'dir (kızılötesine yakın) ve daha kısa dalga boylarına (görünür ışık, ultraviyole) doğru düşer. Örneğin, BP103 tipinin (metal gövde, resimlere bakın) 420 nm'deki hassasiyeti, 850 nm'deki değerin hala %10'udur.

Alım dalga boyu aralığı, yaklaşık 1100 nm'de silikonun bant kenarının enerjisiyle daha uzun dalga boylarına doğru sınırlandırılır ve orada biter (kırmızı sınır).

tasarımlar

Üretim hacmi açısından en yaygın olan fototransistörler - ışık yayan diyotlara benzer şekilde - şeffaf plastik içinde basitçe kapsüllenmiştir. Çoğu durumda, düzlemsel epitaksi işlemi kullanılarak üretilen npn transistörler kullanılır. Çip, kollektör bağlantı ayağına yapıştırılmıştır ve sadece tel bağlama ile gerçekleştirilen emitör bağlantısına sahiptir. Temel bağlantı normalde çıkarılmaz. Muhafaza malzemesi bir lens olarak tasarlanabilir. Kablolu bileşenler dikey veya yana "bakabilir".

Daha yüksek kaliteli uygulamalar için fototransistörler, bir pencere veya (plastik) mercekle metal muhafazalar içinde kapsüllenir. Genellikle ortaya çıkarılan temel bir bağlantıya sahiptirler.

Optocoupler'lardaki fototransistörler, opak olacak şekilde kapsüllenir ve verici diyota doğru şeffaf, genellikle aynalı plastik bir gövdeye sahiptir.

fotodiyot
Navigasyona atla
Aramaya atla
Farklı fotodiyot türleri

Bir fotodiyot veya fotodiyot, ışığı - görünür, IR veya UV aralığında veya sintilatörleri kullanırken X-ışınlarını - bir p-n bağlantısında veya pin bağlantısında dahili foto efekti yoluyla bir elektrik akımına dönüştüren veya - bağlı olarak dönüştüren yarı iletken bir diyottur. kablolama - bu, aydınlatmaya bağlı bir direnç sunar. Diğer şeylerin yanı sıra ışığı elektrik voltajına veya elektrik akımına dönüştürmek veya ışıkla iletilen bilgileri almak için kullanılır.

Yapı

Bir fotodiyotun yakından görünümü

Fotodiyotlar, silikon, germanyum gibi temel yarı iletkenlerden veya indiyum galyum arsenit gibi bileşik yarı iletkenlerden yapılır.[1] Aşağıdaki tablo, farklı fotodiyot türleri için bazı yaygın malzemeleri ve kullanılabilir optik hassasiyet aralığını listeler:[2]
Karşılaştırma için, görünür ışık 380 nm ile 780 nm arasında dalga boylarına sahiptir.

Silikonun daha büyük bant aralığı nedeniyle, silikon fotodiyotlar nispeten düşük gürültüye sahiptir. Kadmiyum telluride dayalı orta kızılötesi uygulamalar için fotodiyotlar, gürültüyü en aza indirmek için örneğin sıvı nitrojen ile soğutulmalıdır, çünkü oda sıcaklığındaki termal hareket elektronları valans bandından iletim bandına yükseltmek için yeterlidir. Sonuç olarak, oda sıcaklığında bu fotodiyotların karanlık akımı o kadar büyüktür ki, ölçülecek sinyal kaybolur. Soğutmanın ikinci bir nedeni, sensör mahfazasının IR radyasyonunun başka türlü meydana gelen üst üste binmesidir.

Işık ölçümü için fotodiyotlar, kırmızı ve kızılötesi spektral aralıktaki hassasiyeti sınırlayan ve hassasiyet eğrisini gözünkine göre ayarlayan bir gün ışığı filtresine sahiptir. Buna karşılık, kızılötesi sinyalleri almak için fotodiyotlar (uzaktan kumandalarda olduğu gibi) gün ışığını engelleyen bir filtreye sahiptir. Örneğin, koyu renkli sentetik reçine içinde kapsüllenirler ve bu nedenle görünür ışığın girişiminden korunurlar.

Tipik bir silikon fotodiyot, arkasında bir kontak (katot) oluşturan daha yoğun katkılı bir tabaka ile hafif n-katkılı bir temel malzemeden oluşur. Işığa duyarlı alan, ön tarafta ince bir p katkılı katmana sahip bir alanla tanımlanır. Bu katman, ışığın çoğunun p-n bağlantısına ulaşmasına izin verecek kadar incedir. Elektrik kontağı çoğunlukla kenardadır.[3] Yüzeyde pasivasyon ve yansıma önleyici tabaka olarak koruyucu tabaka bulunur. Genellikle fotodiyotun önünde ek bir şeffaf koruyucu pencere bulunur veya şeffaf saksı malzemesi içinde bulunur.

p ve n katmanları arasındaki gerçek katman nedeniyle, PIN fotodiyotları genellikle daha yüksek bir izin verilen ters gerilime ve daha düşük bir bağlantı kapasitansına (CS) sahiptir. Bu, bant genişliğini artırır. Fotodirençlerin (LDR) aksine, fotodiyotlar önemli ölçüde daha kısa tepki sürelerine sahiptir. Fotodiyotların tipik kesme frekansları 10 MHz civarındadır, pin fotodiyotlar için 1 GHz'in üzerindedir.

Yanal diyot, örneğin bir lazer ışınının konumunu algılamak için özel bir fotodiyot türüdür.

Daha yeni deneyler, cıva-kadmiyum tellür fotodiyotları ile kızılötesi radyasyon (ısı radyasyonu) yoluyla elektrik üretmeye adanmıştır.[4]

işlev

Yeterli enerjiye sahip fotonlar diyotun malzemesine çarparsa, yük taşıyıcıları (elektron deliği çiftleri) üretilir. Uzay yükü bölgesinde, yük taşıyıcıları, difüzyon voltajına karşı benzer katkılı bölgelere hızla sürüklenir ve bir akıma yol açar. Uzay yükü bölgesinin dışında üretilen yük taşıyıcıları da akıma katkıda bulunabilir. Ancak, önce uzay yük bölgesine difüzyonla ulaşmaları gerekir. Rekombinasyon yoluyla bir parça kaybolur ve küçük bir gecikme meydana gelir.[5] Terminallerin harici bağlantısı olmadan, bu terminallerde ileri voltaj (doyma) ile aynı polaritede ölçülebilir bir voltaj oluşur. Terminaller birbirine elektriksel olarak bağlıysa veya diyotun ters yönünde bir voltajdaysa, ışığın gelişiyle orantılı bir fotoakım akar.

Fotonların bu etkiyi yaratmak için bant aralığından daha yüksek bir enerjiye sahip olması gerekir (örneğin, silikon için 1,1 eV'den fazla).

Fotoakım, hiçbir doygunluk oluşmazsa, birçok büyüklük mertebesinde ışığın gelişiyle doğrusaldır. İdeal durumda, yarı iletkenin karakteristik enerji aralığından (bant aralığı) daha büyük bir enerjiye sahip olan her ışık kuantumu akıma katkıda bulunur. Ancak pratikte, değer daha küçüktür ve kuantum verimi olarak adlandırılır. Uygun kablolama ile tepki süresi çok kısadır; bir nanosaniyenin kesirlerine kadar inebilir.

Diyot'a dışarıdan ters voltaj uygulandığında, karanlıkta bile küçük bir akım akar. Buna karanlık akım (ID) denir. Üstel olarak fotodiyotun sıcaklığına bağlıdır. Karanlık akım karakteristiği, fotodiyotların önemli bir kalite özelliğidir.

Fototransistör, bir fotodiyot ve bir çift kutuplu transistörün birleşimidir ve ışığın bir fotodiyot görevi gören taban-toplayıcı bağlantısına düşmesine izin verilerek oluşturulur. Fotoakım, transistörün akım amplifikasyon faktörü kadar yüksektir, kesme frekansı daha düşüktür. Benzer şekilde, foto-kavşak alan etkili transistörler ve foto-tristörler vardır.
çalışma modları
Fotodiyotlar aşağıdaki üç çalışma modunda kullanılabilir:

    Bu formda bir güneş pili olarak adlandırılan geniş alanlı bir fotodiyot olarak ileri yönde çalışma. Öncelikle enerji üretimi için kullanılır.
    Parlaklık ölçümü için yarı kısa devrede çalışma
    Kesme frekansını artırmak için durdurma bandı işlemi

Bir fotovoltaik eleman olarak çalışma

Fotodiyot elektrik enerjisi sağlar. Bu işlevinde bir foto elementtir, eğer geniş bir alanda üretilirse foto diyot güneş pili olarak adlandırılır. Yük yokken, doygunluktadır ve voltaj, ışık yoğunluğuna çok az bağlı olan bir sınır değere (açık devre voltajı UL) doğru eğilim gösterir. Yük arttıkça (RL azalır), gerilim düşer ve akım da bir sınır değere (kısa devre akımı IK) doğru yönelir. Bu karakteristik eğrideki virajda, bir güç ayarı vardır – fotovoltaik sistemlerde amaçlanan çalışma noktası (maksimum güç noktası). Bu çalışma modunda, fotodiyot nispeten yavaştır ve hızlı sinyalleri algılamak için uygun değildir. Bu tip devre parlaklığı ölçmek için kullanılır, örn. B. aydınlatma sayaçlarında (ışık ölçer, lüks ölçer) kullanılır.

Foto direncin (LDR) aksine, harici bir voltaj kaynağı gerekmez. CCD sensörlerinde, sensör alanının büyük bir kısmı, her biri paralel bağlanmış bir kondansatörü şarj eden fotodiyotlarla doludur. Fotodiyotun doyma voltajına ulaşılmadan önce depolanan yükü zamanında taşınırsa, şarj parlaklıkla orantılıdır. Kesme frekansı düşüktür.

Yarı kısa devrede çalışma

Fotodiyot kısa devrede çalıştırılırsa (U = 0), ters yönde (I ≤ 0) bir akım sağlar; Bunu yapmak için, genellikle bir transimpedans amplifikatörüne bağlanır - fotoakımdan orantılı bir voltaj sinyali üreten ve diyot bağlantılarında sanal bir kısa devre oluşturan bir devre. Bu, ışınımın çok hassas bir şekilde ölçülmesini sağlar. Fotodiyottaki voltaj değişmediği için kapasite tersine çevrilmez. Sonuç olarak, yüksek kesme frekansları mümkündür.

Kısıtlı alanda operasyon

Fotodiyoda ters yönde bir voltaj uygulanırsa (U ≤ 0), ışığa doğrusal olarak bağlı bir ters akım akar, yani. yani ışınlandığında ters yönde de iletir (I ≤ 0). Bu çalışma modu genellikle entegre CMOS sensörlerindeki fotodiyotlar için seçilir. Aşağıdaki etkiler de kısıtlı alanın karakteristiğidir:

    Bağlantı kapasitansı CS uygulanan voltajla azalır, bu nedenle yanıt süresi artan voltajla azalır. Bu, yüksek kesme frekanslarının elde edilmesini sağlar.
    muhtemelen oluşur

Kaynak ve Dipnotlar

Wikipedia





Signing of RasitTunca
[Image: attachment.php?aid=107929]
Kar©glan Başağaçlı Raşit Tunca
Smileys-2
Reply
#2
Işığa Duyarlı Devre Elemanları
Işığa Duyarlı devre elemanları, ışık miktarındaki değişime göre akım veya voltaj geçişi sağlayan devre elemanlarıdır. Detaylar yazımızın devamında.

Aydınlatma Triyak Tristör Devre Elemanları Akım Gerilim Fotoelektrik LDR
1) LDR (Fotodirenç, Light Dependent Resistance )
LDR, üzerine düşen ışık şiddetine göre az veya çok direnç gösteren devre elemanıdır. Düşük ışık şiddetinde yüksek direnç, yoğun ışık şiddetinde az direnç gösterir. Çeşitli şekillerde üretilen LDR’ler boyutuna göre değişik güç değerlerine sahiptirler.

   

Şekil 1: LDR örnekleri - LDR Yapısı - Devre Bağlantısı

LDR’ler CdS (kadminyum sülfür), CdSe (kadminyum selinür), selenyum, germanyum ve silisyum gibi ışığa duyarlı maddelerden üretilmektedir. LDR yapımında kullanılan bu maddelerin oranı algılayıcının hassasiyetini, duyarlılığını ve algılama süresini etkilemektedir. Yüzeye gelen ışığı daha iyi algılama ve net odaklanmasını sağlamak için yüzeye cam veya plastik kaplama yapılır. Gece lambası, flaşlı fotoğraf makinesi, tıbbı cihazlarda vs. kullanılır.


2) Fotodiyotlar (Photodiode, Işığa Duyarlı Diyot)
Üzerine ışık geldiğinde iletime geçen devre elemanıdır. Yüzeyine gelen ışıkla yarı iletken kristal yapısındaki bağların kopması sonucu elektron ve oyukların hareketliyle iletime geçer. Devreye ters bağlanan fotodiyotlar, ışık ile ters yöndeki akımın artmasıyla kontrol edilir. Katottan anota doğru akan akım ışığın şiddetine göre 5mA - 150mA arası değişir. İletim hızı yüksek olduğundan ve küçük boyutlu olmaları sebebiyle fiber optik hatlarda kullanılır. Kızılötesi ışınlara duyarlı olan fotodiyotlar, üst kaplamada renkli cam veya plastik kullanılarak bu ışınların toplanması sağlanır.


   

Şekil 2: Fotodiyot Yapısı



Şekil 3: Fotodiyot Örneği



Üzerine düşen ışığın şiddetiyle orantılı olarak iletkenliği değişen transistördür. Beyz ucuna gelen ışık ile iletime geçerek kollektör – emiter arasında akım geçişi olur. Fotodiyottan farklı olarak üzerine düşen ışık şiddeti ile akım yükseltme işleme yapılır.



C-B bacakları arasına konulan foto diyot ile foto transistor oluşturulur. Işığın odaklanmasını sağlamak için beyz ucuna mercek konulmuştur. Üç bacaklı ve iki bacaklı şekilde üretilen foto transistörlerde üç bacaklı fototransistörün mercek kısmı siyah boya ile boyanırsa normal transistör gibi çalışır. Diğer bir durum da beyz bacağı da devreye bağlanırsa hem ışık hem de devreden gelen akım ile C-E arasında geçen akımda değişimler söz konusu olur. Kullanım bakımından 2 bacaklı foto transistörler daha kullanışlıdır. Uzaktan kumanda devrelerinde, alarm sistemlerinde vs. kullanılır.


   

Şekil 4: Foto Transistör ve Sembolü


4) Darlington Foto Transistor


Normal transistör ve foto transistörün arka arkaya bağlanması ile oluşturulur. Böylece daha hassas foto transistör elde edilmiş olur.

   

Şekil 5: Darlington Foto Transistor Sembolü ve Devre Şeması

5) Foto Tristör (LASCR)


G ucuna gelen ışık ile anot ve katot arasında akım geçmeye başlar. Tek yönlü akım geçişi olur. Uygulamalarda az tercih edilir.

   

Şekil 6: Fototristör Sembolü


6) Foto Triyak


G ucuna gelen ışık ile anot ve katot arasında akım geçmeye başlar. İki yönlü akım geçişi olur. Uygulamalarda az tercih edilir.

   

Şekil 7: Foto Triyak Sembolü




► İlginizi Çekebilir: Transistörler Nasıl Çalışır?


Foto Elektrik Devre Elemanları Uygulamaları



LDR ile Karanlıkta ve Aydınlıkta Çalışan Devre


   


Opamp ile LDR Devresi


Devrede LDR’ye ışık geldiğinde geçen akım pot ve direnç üzerinde düşen gerilimi arttırır. Pot ile hassasiyet ayarı yapılır. Op-amp'ın 3 numaralı (+) girişinin gerilimi 2 numaralı (-) girişin geriliminden büyük olduğunda 741 çıkış vererek transistör tetiklenir. Ldr’den ışık kesildiğinde Opamp iletimi keser.


   


Foto transistör devresi


   

Darlington bağlanmış transistörler ile hassas ölçüm yapılmaya çalışılmıştır. Beyz üzerine düşen akım ile foto transistör tetiklenmiştir. Aydınlık olunca iletime geçen 1. transistör, ledlerin bağlı olduğu 2. transistörü kesime götürür ve ledler söner. Karanlıkta çalışan bu devre, gece lambası olarak kullanılabilir.

   


Kaynak:

►İTÜ Ders Notları
►Wikipedia





Signing of RasitTunca
[Image: attachment.php?aid=107929]
Kar©glan Başağaçlı Raşit Tunca
Smileys-2
Reply


Forum Jump:


Users browsing this thread: 1 Guest(s)