Điốt quang là một trong những linh kiện phổ biến được sử dụng để phát hiện ánh sáng trong các mạch điện tử. Nó có nhiều ứng dụng khác nhau như điều khiển từ xa, hệ thống báo động, ứng dụng cảm biến, v.v. Bài viết này giải thích điốt quang là gì, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng chúng trong một mạch điện.
Nguyên lý hoạt động của điốt quang:
Để hiểu điốt quang, trước tiên chúng ta cần hiểu điốt là gì. Tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết nhưng điốt là một linh kiện chỉ cho phép dòng điện đi một chiều (chỉ ở trạng thái tấn hữu ích). Khi được nghịch hướng, điốt sẽ ngăn dòng điện.
Đối với điốt quang, nó thể hiện tính chất tương tự, cho phép dòng điện đi qua khi được tấn hữu ích. Tuy nhiên, khi được nghịch hướng, nó ngăn dòng điện cho đến khi có ánh sáng chiếu vào. Khi ánh sáng chiếu vào điốt quang, dòng điện bắt đầu đi qua nó và phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào điốt quang. Khi dòng điện đi qua điốt quang, điện áp sẽ phát triển trên nó và chúng ta sẽ sử dụng điều này trong mạch của mình để phát hiện ánh sáng.
Đặc tính VI:
Hãy hiểu điều này tốt hơn bằng cách xem xét đặc tính VI của nó. Trong đường cong dưới đây, bạn có thể thấy dòng điện qua điốt ở các điều kiện ánh sáng khác nhau. Khi cường độ ánh sáng thấp, dòng điện qua điốt quang ít hơn, tuy nhiên khi cường độ ánh sáng tăng lên, chúng ta có thể thấy sự gia tăng của dòng điện qua điốt. Một điều thú vị khác cần lưu ý là điện áp đặt vào điốt quang có ít tác động đến dòng điện và nó phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng chiếu vào điốt.
Sử dụng điốt quang trong mạch của bạn:
Vậy bây giờ chúng ta đã biết điốt quang là gì và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào. Hãy cùng xem cách làm cho điốt quang hoạt động cho bạn bằng cách sử dụng chúng một cách phù hợp trong mạch của bạn. Chúng ta biết rằng điốt quang chỉ phát hiện ánh sáng và phản ứng khi được nghịch hướng. Vì vậy, chúng ta sẽ đặt nó trong trạng thái nghịch hướng (Catôt có điện áp cao hơn so với Anôt). Trong trường hợp này, dòng điện sẽ đi qua khi có ánh sáng chiếu vào nhưng chúng ta quan tâm hơn đến điện áp phát triển trên điốt quang vì dòng điện sẽ quá thấp. Do đó, chúng ta phải sử dụng thêm một điện trở nối tiếp với điốt quang để tạo thành một mạch phân áp.
Trong mạch trên, bạn có thể thấy cấu hình phân áp sử dụng điốt quang và điện trở R1. Điện áp phát triển giữa hai thành phần này được nạp vào đầu vào đảo của opamp. Trong khi đó, một phân áp khác sử dụng điện trở R2 và R3 được sử dụng để tạo ra một điện áp tham chiếu, điều chỉnh R3 để cố định điện áp tham chiếu. Khi không có ánh sáng chiếu vào điốt quang, không có dòng điện đi qua và do đó, điện áp đầu vào đảo sẽ gần bằng 0. Vì vậy, điện áp ở đầu vào không đảo sẽ cao và đầu ra của opamp sẽ ở trạng thái cao. Tuy nhiên, khi ánh sáng chiếu vào điốt quang, dòng điện đi qua và do đó sẽ phát triển điện áp trên R1. Bây giờ, điện áp ở đầu vào đảo sẽ cao và do đó đầu ra của opamp sẽ ở trạng thái thấp.
Tất nhiên, đây không phải là cách duy nhất để sử dụng điốt quang nhưng đây là mạch được sử dụng phổ biến nhất khi làm việc với điốt quang.
Lưu ý:
- Sụt áp trên điốt tăng lên theo cường độ ánh sáng chiếu vào (vì dòng điện qua điốt sẽ tăng lên với cường độ ánh sáng).
- Sử dụng điện trở có giá trị lớn nối tiếp với điốt quang để có được dải điện áp cao, điều này sẽ hữu ích khi nạp vào đầu vào của bộ so sánh.
Những điều cần lưu ý:
- Điốt quang hoạt động giống như điốt bình thường ở trạng thái tấn hữu ích và chỉ phản ứng với ánh sáng ở trạng thái nghịch hướng.
- Cường độ ánh sáng chiếu vào ảnh hưởng đến dòng điện qua điốt.
- Dòng điện qua nó thường rất nhỏ, trong khoảng micro Ampe (μA).
- Điện áp nghịch hướng có ít hoặc không ảnh hưởng đến dòng điện qua điốt quang.
