الفيزياء

صمامات السيليكون الضوئية الثنائية والعوازل البصرية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

إنّ صمام السيليكون الثنائي موضوعاً ضمن صندوق شفّاف تمَّ إنشاؤه بحيث يستطيع الضوء المرئي أن يصدم الوصلة N-P يشكّل لنا صماماً ثنائياً ضوئياً.

نطبّق هنا تيّاراً مستمراً بانحيازٍ معكوسٍ على الجهاز. فعندما تصدم أشعةُ الضوء المرئي أو الأشعةُ تحت الحمراء أو الأشعةُ فوق البنفسجية الوصلةَ، فإنّ التيّار يستطيع أن يمرّ بسهولة عبرها. ويتغيَّر التيّار بشكل يتناسب مع شدّة الإشعاع الوارد، ضمن حدودٍ معيّنة.

عندما تصدم طاقةٌ ذات شدّةٍ متغيّرةٍ الوصلةَ N-P في ديود سيليكون ضوئي بحالة انحيازٍ معكوسٍ، يتبع التيّارُ المارُّ عبر الجهاز تماماً التأرجحاتِ في الإنارة الساقطة.

وهذا الأثرُ يجعل الصمامات الثنائية السيليكونيةَ الضوئيةَ مفيدةً من أجل استقبال إشارات الضوء المرئي المضمن أو الأشعة تحت الحمراء المضمنة أو الأشعة فوق البنفسجية المضمنة.

 

العوازل الضوئية [البصرية]

يمكن أن يوضع صمام ثنائي يبث الضوء المرئي أو صمام ثنائي يبث الأشعة تحت الحمراء مع صمام ثنائي ضوئي في نفس الحاوية كي نحصل على عازل ضوئي [بصري] (Optoisolator)، وهو يُعرَف أيضاً باسم مقرنة (وصلة، رابط) ضوئية أو مقرنة بصرية (Optocoupler).

مع وجود دخل لإشارة كهربائية، يولِّد الصمام الثنائي الباث للضوء المرئي أو الصمام الثنائي الباث للأشعة تحت الحمراء حزمةً مضمنة من الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء، حيث تُرسَل عبر فجوة صغيرة صافية إلى الصمام الثنائي الضوئي، ويقوم الأخير بدوره بإرجاع الطاقة الإشعاعية من جديد إلى إشارة كهربائية.

في كل مرة نقوم فيها بقَرْن دارة إلكترونية مع دارة إلكترونية أخرى، يجب أن نتوقَّع أنَّ الدارتَين سوف تتفاعلان مع بعضهما. على سبيل المثال، يمكن لهزّاز ما أن يعمل بحدِّ ذاته بشكل جيّد تماماً، ولكن عندما نربطه مع مضخِّم في محاولةٍ للحصول على إشارة أقوى، عندها يمكن أن يصبح الهزّاز في حالة متزعزعة بسبب الحمل الذي يفرضه عليه المضخِّم. وهنا يمكن لعازل ضوئي بين الهزّاز والمضخِّم أن يخلِّصنا من هذا الأمر المزعج.

 

ألا تزال تكافح؟

إنّ ما يُسمِّى تفاعل الممانعة بين الدارات الإلكترونية لا يستطيع أن يحدث مع حزمات الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء.

هنا إذا تغيَّرت ممانعة الدخل الكهربائي للدارة الثانية، حتى لو كان ذلك بشكلٍ بالغٍ وعنيفٍ، فإنّ الممانعة التي "تراها" الدارة الأولى لا تتغيِّر على الإطلاق.

والدارة الأولى لا "ترى" سوى الحمل الذي سبَّبه الصمام الثنائي الباث للضوء المرئي أو الصمام الثنائي الباث للأشعة تحت الحمراء داخل العازل البصري. وهذا الحمل يبقى ثابتاً بغضّ النظر عمّا يحدث على جانب الصمام الثنائي الضوئي.

مجلة العلوم
‫‪لن تكون هذه هي الجائحة الأخيرة. فمن أين ستأتي التالية؟
قلم:      أليس كلاين
ترجمة:  مبادرة   IEEE بالعربية
تشير التقديرات إلى وجود ما يصل إلى 800 ألف فيروس في الحيوانات لديها القدرة على إصابة البشر. ولكن تحديدها جميعا هو غاية لا تدرك. ومن بين البرامج الرئيسية التي تسعى إلى الكشف عن فيروسات جديدة، برنامج بريديكت تنبأ PREDICT -الذي أطلقته الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية Agency for International Development- الذي أمضى عشر سنوات وأنفق أكثر من 200 مليون دولار في عمليات بحث في 30 دولة، وتمكن ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا يكون فيروس كورونا مميتاً للبعض، لكن غير ضارٍ للبعض الآخر؟
قلم:    كاري أرنولد
ترجمة: محمد الرفاعي

لقد أصاب فيروس كورونا المستجد Coronavirus ملايين الأشخاص، لكننا ما زلنا نتعلم من هم الأكثر عرضةً لهجومه. وسرعان ما اتّضح أن كبار السن، ومن يعاني حالاتٍ صحيةٍ كداء السكري والسرطان، عرضةٌ لخطرٍ أكبر. ولكنه يرد حاليا العديد من التقارير عن قتل المرض لشباب أصحاء. وحتى ضمن الفئات عالية الخطورة، يختلف الخطر الذي يسببه كوفيد-19 Covid-19 اختلافا هائلا ما بينها.
إضافة إلى ذلك، حاليا، تشير ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪علينا أن نتصرف بسرعة لتفادي أزمة نفسية بفعل الجائحة
قلم:       سام هويلز
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
بسبب جائحة فيروس كورونا Coronavirus pandemic، لا يستطيع العديد من الأشخاص ترك منازلهم إلا لشراء الطعام أو للتمرن لفترة قصيرة. فلا يستطيعون رؤية أصدقائهم أو عائلاتهم، ولا الذهاب إلى العمل، والمشهد المرتقب في المستقبل القريب مشهد كئيب. وهذه المكونات مجتمعة تمثل العاصفة المثالية لزيادة المشكلات النفسية، وقد بدأنا نرى علامات على جائحة نفسية موازية في طريقها للتكون.
أنا في الصفوف ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪سبع نصائح من خبراء الصحة النفسية حول التكيف مع جائحة كوفيد-19
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
هذه أوقات صعبة سيتعايش كل منا مع جائحة فيروس كورونا Coronavirus بشكل مختلف. وقد سألنا خبراء الصحة النفسية العاملين في عدد من التخصصات عن نصائحهم حول كيفية التكيف.
 نصيحة من الخبراء
حافظ على نظام معين: استيقظ من النوم، تناول طعامك واخلد إلى  النوم في  الوقت نفسه الذي اعتدت عليه في الوضع الطبيعي. جد مشروعًا يشغلك، سواء أكان ذلك عملك، أم تعلم شيئا جديدا، أم قراءة روايات. حافظ ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تحمي صحتك النفسية خلال تفشي فيروس كورونا
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

بعد أسابيع من العزل الاجتماعي الكامل، دخلت إيطاليا فيما يدعوه باولو برامبيلا Paolo Brambilla، الطبيب النفسي من جامعة ميلان University of Milan: تجربة اجتماعية لم يسبق إجراؤها من قبل. فقد عانت الدولة وفيات كثيرة بسبب فيروس كورونا، وقد تحملت الحظر الأكثر صرامة في العالم. وكان الأثر الذي تركته في الصحة النفسية للشعب عميقا، كما يقول برامبيلا. وشهد شهر أبريل دخول نصف سكان العالم في ... (قراءة المقال)
‫‪هل نحن وحيدون في الكون ؟ الجزء الثاني
 السلام عليكم .. في الحلقة قبل الماضية بدأنا سلسلة البحث عن المخلوقات الخارجية .. و شرحنا التطور التاريخي و العلمي لهذه المسألة .. و في حلقة اليوم نستكمل البحث و سنخوض في واحدة من اكثر المحاولات المنطقية لتحديد و تقنين اعداد الحضارات او المخلوقات الخارجية في مجرتنا درب التبانة و هي محاولة البحث من خلال معادلة دريك الشهيرة جدا ،، حيث سنحلل عناصرها الرئيسية واحدة تلو الأخرى لكي نستوعبها و نعرف مدى صعوبة او سهولة التوقع في وجود مثل هذه المخلوقات ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪البلاستيك الحيوي.. حل واعد لمشكة بيئية مؤرقة
 البلاستيك الحيوي يمكن إنتاجه عن طريق أخذ جزيئات تنتجها الكائنات الحية وإجراء عمليات كيميائية عليها تعرف بالبلمرة تمكن باحثون في سنغافورة من اكتشاف طريقة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى مواد كيميائية مفيدة وذلك باستخدام ضوء الشمس  د.عبد الحكيم محمود باحث وكاتب علمي اليمن
 لطالما اعتبر البلاستيك من الاكتشافات الصناعية التي سهلت حياة البشر، ويسرت لهم بعض طرائق عيشهم، لكن في المقابل جلب معه الكثير من الأضرار الصحية والبيئية؛ نظرا ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪كيف تعتني بنباتاتك المنزلية وتجعلها تنمو
ليستير كولهام Alastair Culham أليستر أستاذ مشارك في علم النبات بجامعة ريدينغ University of Reading. يقود مشروعMyGreenStudy الذي يهدف إلى إدخال النباتات المنزلية إلى مساكن الطلبة. أجرى المقابلة أندي ريدجواي Andy Ridgway
اجعلها تنعم بالضوء الضوء هو أهم عامل بيئي للحفاظ على صحة النباتات المنزلية. إنها بحاجة إليه في عملية البناء الضوئي Photosynthesis. إذا كانت مستويات الإضاءة في منزلك مناسبة، فسوف تقوم النباتات بعملية البناء الضوئي أكثر مما ... (قراءة المقال)