ফটোডিয়োড, ফোটোট্রান্সিস্টর - ওয়ার্কিং এবং অ্যাপ্লিকেশন সার্কিট

ফোটোডায়োডেস এবং ফটোোট্রান্সিস্টরগুলি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যা তাদের পি-এন অর্ধপরিবাহী জংশনটি একটি স্বচ্ছ কভারের মাধ্যমে আলোর সংস্পর্শে আসে, যাতে বহিরাগত আলো জংশনের মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক চালনকে জোর করতে পারে।

ফটোডায়োডেস কীভাবে কাজ করে

একটি ফোটোডিওড হ'ল একটি নিয়মিত অর্ধপরিবাহী ডায়োডের (উদাহরণস্বরূপ 1N4148) পি-এন জংশন সমন্বিত, তবে এটি এই সংযোগটি একটি স্বচ্ছ শরীরের মাধ্যমে আলোকের সংস্পর্শে আসে।

নীচে প্রদর্শিত হিসাবে সরবরাহের উত্স জুড়ে বিপরীত পক্ষপাতমূলক ফ্যাশনে সংযুক্ত একটি স্ট্যান্ডার্ড সিলিকন ডায়োডের কল্পনা করে এর কাজ বোঝা যাবে।

এই অবস্থায় ডায়োডের মাধ্যমে খুব সামান্য কিছু ছোট ফুটো প্রবাহ ছাড়া আর কারেন্ট প্রবাহিত হয় না।

তবে, ধরুন আমাদের এর বাইরের অস্বচ্ছ কভারটি স্ক্র্যাপড বা সরিয়ে ফেলা হয়েছে এবং বিপরীত পক্ষপাত সরবরাহের সাথে সংযুক্ত করে একই ডায়োড পেয়েছি। এটি ডায়োডের পিএন জংশনটি আলোকিত করবে এবং ঘটনার আলোর প্রতিক্রিয়া হিসাবে এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের উপস্থিত হবে।

এটি ডায়োডের মাধ্যমে 1 এমএ হিসাবে বর্তমান হিসাবে সজ্জিত হতে পারে, যার ফলে আর 1 জুড়ে ক্রমবর্ধমান ভোল্টেজ বিকাশ ঘটতে পারে।

উপরের চিত্রের ফটোডিয়োডটি নীচের চিত্রের মতো স্থলভাগেও সংযুক্ত হতে পারে। এটি বিপরীত প্রতিক্রিয়া তৈরি করবে, ফলে আরডি 1-এর কমতি ভোল্টেজের ফলস্বরূপ, যখন ফোটোডিয়োড বাইরের আলোতে আলোকিত হয়।

সমস্ত পি-এন জংশন ভিত্তিক ডিভাইসের কাজ একই রকম এবং আলোর মুখোমুখি হওয়ার সময় ফটো-পরিবাহিতা প্রদর্শন করবে।

একটি ফটোডিয়োডের পরিকল্পনামূলক প্রতীক নীচে দেখতে পাবেন।

ক্যাডমিয়াম-সালফাইড বা ক্যাডমিয়াম-সেলেনাইড ফটোসেলের তুলনায় এলডিআর এর মত , ফটোডায়োডগুলি সাধারণত আলোর প্রতি কম সংবেদনশীল তবে আলো পরিবর্তনের ক্ষেত্রে তাদের প্রতিক্রিয়া অনেক দ্রুত is

এই কারণে, এলডিআর এর মতো ফটোসেলগুলি সাধারণত এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যা দৃশ্যমান আলো জড়িত থাকে এবং যেখানে প্রতিক্রিয়া সময়টি দ্রুত হওয়া প্রয়োজন হয় না। অন্যদিকে, ফটোডায়োডগুলি বিশেষত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্বাচিত হয় যা বেশিরভাগ ইনফ্রারেড অঞ্চলে লাইটগুলির দ্রুত সনাক্তকরণ প্রয়োজন।

আপনি যেমন সিস্টেমে ফটোডায়োডগুলি পাবেন ইনফ্রারেড রিমোট কন্ট্রোল সার্কিট , মরীচি বিঘ্ন রিলে এবং অনুপ্রবেশকারী বিপদাশঙ্কা সার্কিট ।

ফোটোডিয়োডের আরও একটি বৈকল্পিক রয়েছে যা সীসা-সালফাইড (পিবিএস) ব্যবহার করে এবং সেখানে কাজ করার বৈশিষ্ট্যটি এলডিআরগুলির সাথে বেশ অনুরূপ তবে কেবল ইনফ্রারেড রেঞ্জের আলোতে সাড়া দেওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

ফোটোগ্রাফিস্টরা

নিম্নলিখিত চিত্রটি একজন ফোটোট্রান্সিস্টারের স্কিম্যাটিক প্রতীক দেখায়

ফোটোট্রান্সিস্টরটি সাধারণত একটি দ্বিপদী NPN সিলিকন ট্রানজিস্টর আকারে স্বচ্ছ খোলার সাথে আবরণে আবৃত হয়।

এটি স্বচ্ছ খোলার মাধ্যমে আলোকে ডিভাইসের পিএন জংশনে পৌঁছানোর অনুমতি দিয়ে কাজ করে। আলোক আলোকসজ্জাটি ডিভাইসের উন্মুক্ত পিএন জংশনের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়, ফটোোকন্ডাকটিভিটি ক্রিয়া শুরু করে।

নিম্নলিখিত দুটি সার্কিট হিসাবে দেখানো হয়েছে এমনই একটি ফোটোট্রান্সিস্টর বেশিরভাগই এর বেস পিনটি সংযোগযুক্ত না দিয়ে কনফিগার করা হয়।

বাম পাশের চিত্রটিতে সংযোগ কার্যকরভাবে ফোটোট্রান্সিস্টরকে বিপরীত পক্ষপাতিত্বের পরিস্থিতির মধ্যে নিয়ে যায়, যেমন এটি এখন ফোটোডিয়োডের মতো কাজ করে।

এখানে, ডিভাইসের বেস কালেক্টর টার্মিনালগুলিতে আলোর কারণে উত্পন্ন কারেন্টটি সরাসরি ডিভাইসের গোড়ায় ফিরে খাওয়ানো হয়, ফলস্বরূপ স্বাভাবিক প্রসারিতকরণ এবং ডিভাইসের কালেক্টর টার্মিনাল থেকে আউটপুট হিসাবে বর্তমান প্রবাহিত হয়।

এই পরিবর্ধিত বর্তমান প্রতিরোধকের আর 1 জুড়ে আনুপাতিক পরিমাণ ভোল্টেজ বিকাশ ঘটায়।

ওপেন বেস সংযোগের কারণে ফোটোট্রান্সিস্টররা তাদের সংগ্রাহক এবং ইমিটার পিনগুলিতে অভিন্ন পরিমাণের পরিমাণ প্রদর্শন করতে পারে এবং এটি ডিভাইসটিকে একটি নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া থেকে বাধা দেয় ts

এই বৈশিষ্ট্যটির কারণে, যদি ফোটোট্রান্সিস্টারটি উপরের চিত্রের ডানদিকে প্রদর্শিত হবে যেমন ইমিটার এবং গ্রাউন্ডে R1 দিয়ে থাকে তবে ফলাফলটি হুবহু মিল যেমন বাম দিকের কনফিগারেশনের জন্য ছিল had উভয় কনফিগারেশনের অর্থ, ফোটোট্রান্সিস্টর চালনার কারণে আর 1 জুড়ে বিকশিত ভোল্টেজটি একই similar

ফোটোডিওড এবং ফোটোট্রান্সিস্টারের মধ্যে পার্থক্য

যদিও কার্য নীতি দুটি সমমনাদের জন্য একই, তবে তাদের মধ্যে কয়েকটি লক্ষণীয় পার্থক্য রয়েছে।

কোনও ফোটোড্রোনিস্টারের বিপরীতে দশ মেগা হার্টজের পরিসরে অনেকগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ে কাজ করার জন্য কোনও ফোটোডিয়োড রেট দেওয়া যেতে পারে যা কেবল কয়েকশ কিলোহার্টজ সীমাবদ্ধ।

ফোটোট্রান্সিস্টরে বেস টার্মিনালের উপস্থিতি এটি একটি ফটোডোডির তুলনায় আরও সুবিধাজনক করে তোলে।

একজন ফোটোট্রান্সিস্টরকে নীচের মতো দেখানো স্থলটির সাথে তার বেসটি সংযুক্ত করে ফোটোডিয়োডের মতো কাজ করতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে, তবে কোনও ফটোড্রয়েড কোনও ফটোোট্রান্সিস্টরের মতো কাজ করার ক্ষমতা রাখে না।

বেস টার্মিনালের আর একটি সুবিধা হ'ল নিম্নলিখিত চিত্রটিতে যেমন দেখানো হয়েছে তেমন ডিভাইসের বেস ইমিটার জুড়ে একটি পোটেনিওমিটার প্রবর্তন করে ফোটোট্রান্সিস্টারের সংবেদনশীলতা পরিবর্তনশীল করা যায়।

উপরের বিন্যাসে ডিভাইসটি একটি পরিবর্তনশীল সংবেদনশীলতা Phototransistor এর মতো কাজ করে তবে পাত্র আর 2 সংযোগগুলি সরিয়ে ফেলা হলে ডিভাইসটি সাধারণ ফোটোট্রান্সিস্টরের মতো কাজ করে এবং যদি আর 2 স্থলভাগে ছোট হয় তবে ডিভাইসটি ফটোডিয়োডে পরিণত হয়।

বাইসিং প্রতিরোধক নির্বাচন করা

আর 1 মান নির্বাচন করে উপরে প্রদর্শিত সমস্ত সার্কিট ডায়াগ্রামে সাধারণত ডিভাইসের ভোল্টেজ লাভ এবং ব্যান্ডউইথ প্রতিক্রিয়া মধ্যে ভারসাম্য থাকে।

আর 1 এর মান বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে ভোল্টেজ লাভ বৃদ্ধি পায় তবে দরকারী অপারেটিং ব্যান্ডউইথ পরিসর হ্রাস পায় এবং বিপরীতে।

তদতিরিক্ত, আর 1 এর মান এমন হওয়া উচিত যা ডিভাইসগুলি তাদের রৈখিক অঞ্চলে কাজ করতে বাধ্য হয়। এটি কিছু পরীক্ষা এবং ত্রুটি দিয়ে করা যেতে পারে।

কার্যত 5V এবং 12V থেকে ভোল্টেজ অপারেটিং করার জন্য 1K এবং 10K এর মধ্যে কোনও মান সাধারণত আর 1 হিসাবে যথেষ্ট।

ডার্লিংটন ফোটোট্রান্সিস্টর

এগুলি একটি সাধারণের মতো ডার্লিংটন ট্রানজিস্টর তাদের অভ্যন্তরীণ কাঠামো সহ অভ্যন্তরীণভাবে এগুলি পরস্পরের সাথে মিলিত দুটি ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে যা নিম্নলিখিত স্কিম্যাটিক প্রতীক হিসাবে দেখানো হয়েছে।

কোনও ফটোডার্লিংটন ট্রানজিস্টারের সংবেদনশীলতার বিবরণগুলি সাধারণ ফোটোট্রান্সিস্টারের চেয়ে প্রায় 10 গুণ বেশি হতে পারে। তবে, এই ইউনিটগুলির কার্যক্ষম ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণ ধরণের তুলনায় কম এবং এটি কেবল 10 কিলোহার্টজ সীমাবদ্ধ হতে পারে।

ফটোডিয়োড ফোটোট্রান্সিস্টর অ্যাপ্লিকেশন

ফটোডোড এবং ফোটোট্রান্সিস্টর অ্যাপ্লিকেশনটির সর্বোত্তম উদাহরণ ক্ষেত্রের মধ্যে থাকতে পারে লাইটওয়েভ সিগন্যাল রিসিভার বা ফাইবার অপটিক সংক্রমণ লাইনে সনাক্তকারী।

অপটিকাল ফাইবারের মধ্য দিয়ে যাওয়া লাইটওয়েভ কার্যকরভাবে অ্যানালগ বা ডিজিটাল কৌশল উভয় দিয়েই মডিউল করা যায়।

ফোটোডায়োডস এবং ফোটোট্রান্সিস্টরগুলি ডিটেক্টর পর্যায়ে তৈরি করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় optocouplers এবং ইনফ্রারেড হালকা মরীচি বিঘ্ন ডিভাইস এবং প্রবেশকারী অ্যালার্ম গ্যাজেটগুলি ge

এই সার্কিটগুলি ডিজাইন করার সময় সমস্যাটি হ'ল, ফটো সংবেদনশীল ডিভাইসে আলোর ঝরনার তীব্রতা খুব শক্ত বা দুর্বল হতে পারে এবং এগুলি এলোমেলো দৃশ্যমান আলো বা ইনফ্রারেড হস্তক্ষেপের আকারে বাহ্যিক অশান্তির মুখোমুখি হতে পারে।

এই সমস্যাগুলির মোকাবিলা করার জন্য, এই অ্যাপ্লিকেশন সার্কিটগুলি সাধারণত নির্দিষ্ট ইনফ্রারেড ক্যারিয়ার ফ্রিকোয়েন্সিযুক্ত অপটিকাল লিঙ্কগুলির সাথে পরিচালিত হয়। তবুও রিসিভারের ইনপুট দিকটি একটি প্রিম্প্লিফায়ার দিয়ে আরও শক্তিশালী করা হয় যাতে অপটিকাল লিঙ্কিং সিগন্যালগুলির মধ্যে দুর্বলতমগুলিও আরামে সনাক্ত করা যায় এবং সংবেদনশীলতার বিস্তৃত ব্যবস্থার সাথে সিস্টেমকে সক্ষম করে।

নিম্নলিখিত দুটি অ্যাপ্লিকেশন সার্কিট দেখায় যে কীভাবে বুদ্ধিমান বাস্তবায়ন 30 kHz ক্যারিয়ার মড্যুলেশন ফ্রিকোয়েন্সি মাধ্যমে ফটোডায়োডগুলি ব্যবহার করে করা যেতে পারে।

এইগুলো নির্বাচনী প্রিম্প্লিফায়ার ভিত্তিক ফটোডিয়োড অ্যালার্ম সার্কিট , এবং সিস্টেমের একটি বুদ্ধিমান অপারেশন নিশ্চিত করে, একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিটির প্রতিক্রিয়া জানায়।

উপরের ডিজাইনে, এল 1, সি 1 এবং সি 2 ইনফ্রারেড অপটিকাল লিংক থেকে 30 হার্জ হার্ট ফ্রিকোয়েন্সি ব্যতীত অন্য সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সি ফিল্টার করে। শীঘ্রই এটি সনাক্ত হওয়ার সাথে সাথে এটি আরও 1 টি Q1 দ্বারা প্রসারিত হয় এবং এর আউটপুট অ্যালার্ম সিস্টেম শোনার জন্য সক্রিয় হয়।

বিকল্পভাবে, অপটিকাল লিঙ্কটি বন্ধ হয়ে গেলে সিস্টেমটি একটি অ্যালার্ম সক্রিয় করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এক্ষেত্রে ট্রটজিস্টরটি স্থিরভাবে স্থিরভাবে সক্রিয় রাখা যেতে পারে ফোটোট্রান্সিস্টারে 30 হার্জ আইআর ফোকাসের পরে, ট্রানজিস্টর থেকে আউটপুট অন্য এনপিএন পর্যায়ে উল্টানো যেতে পারে যাতে 30 হার্জ আইআর বিমে বিঘ্ন ঘটে, কিউ 1 অফ হয়, এবং দ্বিতীয় এনপিএন ট্রানজিস্টর চালু করে। এই দ্বিতীয় ট্রানজিস্টরকে অবশ্যই উপরের সার্কিটের কিউ 2 এর সংগ্রাহকের 10uF ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে সংহত করতে হবে।

নিম্ন সার্কিটের ক্রিয়াকলাপটি ট্রান্সজিস্টরাইজড সংস্করণটির অনুরূপ ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ ব্যতীত যা এই অ্যাপ্লিকেশনটির জন্য 20 কেএইচজেড। এটি 20 কিলাহার্জ প্রতিস্থাপনের ফ্রিকোয়েন্সি থাকার আইআর সিগন্যালগুলি সনাক্ত করতে সুরযুক্ত একটি নির্বাচনী প্রিম্প্লিফায়ার সনাক্তকরণ সিস্টেম।

যতক্ষণ পর্যন্ত 20 কিলাহার্জ প্রতিচ্ছবিযুক্ত আইআর বিম ফোটোডিয়োডের উপরে নিবদ্ধ থাকে ততক্ষণ এটি অপ্প এম্পের ইনভার্টিং ইনপুট পিন 2 এর উচ্চতর সম্ভাবনা তৈরি করে যা অপম্পের অ-ইনভার্টিং পিনে সম্ভাব্য বিভাজক আউটপুটকে ছাড়িয়ে যায়। এটি অপম্প থেকে আউটপুট আরএমএস শূন্যের কাছাকাছি চলে যায়।

তবে, যে মুহুর্তে মরীচিটি বাধাগ্রস্ত হয়, পিন 2 এ হঠাৎ সম্ভাবনার হ্রাস এবং পিন 3 এ সম্ভাবনার বৃদ্ধি ঘটায়। এটি তাত্ক্ষণিকভাবে সংযুক্তকে সক্রিয়করণের ওপ amp এর আউটপুটটিতে আরএমএস ভোল্টেজ উত্থাপন করে এলার্ম সিস্টেম ।

সি 1 এবং আর 1 কোনও অনাকাঙ্ক্ষিত সিগন্যালকে গ্রাউন্ডে বাইপাস করতে নিযুক্ত করা হয়েছে।

দুটি ফটো ডায়োড ডি 1 এবং ডি 2 ব্যবহার করা হয় যাতে আইআর সিগন্যালগুলি ডি 1 এবং ডি 2 জুড়ে একই সাথে বাধা দেওয়া হলে সিস্টেমটি সক্রিয় হয়। এই ধারণাটি এমন জায়গাগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে মানুষের মতো দীর্ঘ দীর্ঘ উল্লম্ব লক্ষ্যগুলি বোধ করা প্রয়োজন, যখন প্রাণীর মতো সংক্ষিপ্ত লক্ষ্যগুলি অবাধে যেতে দেওয়া যেতে পারে।

এই ডি 1 এবং ডি 2 বাস্তবায়নের জন্য অবশ্যই একে অপরের সাথে উল্লম্ব এবং সমান্তরাল ইনস্টল করা উচিত, যেখানে ডি 1 জমি থেকে একটি ফুট এবং ডি 2 থেকে 3 ফুট উপরে একটি সরলরেখায় স্থাপন করা যেতে পারে।