Fotodiod nima? (1-qism)

Fotodiodyorug'likni oqimga aylantiruvchi yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, p (musbat) va n (salbiy) qatlamlar orasida ichki qatlam mavjud. Fotodiod elektr tokini ishlab chiqarish uchun kirish sifatida yorug'lik energiyasini oladi. Fotodiodlar fotodetektorlar, fotoelektrik sensorlar yoki yorug'lik detektorlari sifatida ham tanilgan.

Fotodiod teskari egilish sharoitida ishlaydi, ya'ni fotodiodning P tomoni akkumulyatorning (yoki quvvat manbai) salbiy elektrodiga, N tomoni esa batareyaning musbat elektrodiga ulangan. Odatda fotodiod materiallari kremniy, germaniy, indiy galliy arsenid fosfidi va indiy galyum arseniddir.

Ichkarida fotodiod yorug'lik filtri, o'rnatilgan linzalari va sirt maydoniga ega. Fotodiodning sirt maydoni oshirilganda, javob vaqti kamayadi. Juda kam fotodiodlar yorug'lik chiqaradigan diodlarga (LED) o'xshaydi. Quyida ko'rsatilganidek, ikkita terminalga ega. Kichikroq terminal katod, uzunroq terminal esa anod bo'lib xizmat qiladi.

Fotodiodning belgisi LED belgisiga o'xshaydi, lekin o'q LEDda tashqi o'rniga ichkariga ishora qiladi. Quyidagi rasmda fotodiodning belgisi ko'rsatilgan.

1. Fotodiod printsipi

Fotodiodlar energetik foton diodaga urilganda bir juft elektron teshik hosil qilish orqali ishlaydi. Ushbu mexanizm ichki fotoelektrik effekt sifatida ham tanilgan. Agar so'rilish tugaydigan hududning birlashmasida sodir bo'lsa, tashuvchilar tugash mintaqasidagi ichki elektr maydoni bilan birikmadan chiqariladi.

Odatda, yorug'lik PN birikmasini yoritganda, kovalent bog'lanish ionlanadi. Bu teshiklar va elektron juftlarni hosil qiladi. Fotooqim elektron-teshik juftlarining hosil bo'lishi tufayli hosil bo'ladi. Energiyasi 1,1eV dan yuqori bo'lgan fotonlar diodaga tushganda elektron-teshik juftlari hosil bo'ladi. Foton diodaning tükenme hududiga kirganda, u atomga yuqori energiya bilan uriladi. Bu atom tuzilishidan elektronlarning chiqishiga olib keladi. Elektronlar chiqarilganda erkin elektronlar va teshiklar hosil bo'ladi.

Umuman olganda, elektronlar manfiy zaryadga ega, teshiklar esa musbat zaryadga ega. Tushgan energiya o'rnatilgan elektr maydoniga ega bo'ladi. Ushbu elektr maydoni tufayli elektron-teshik juftligi PN birikmasidan uzoqda joylashgan. Shunday qilib, teshiklar anodga, elektronlar esa katodga qarab fototok hosil qiladi.

Fotonning yutilish intensivligi va foton energiyasi bir-biriga proportsionaldir. Fotosurat qanchalik kam energiyaga ega bo'lsa, u shunchalik ko'p so'riladi. Bu butun jarayon ichki fotoelektrik effekt deb ataladi.

Ichki qo'zg'alish va tashqi qo'zg'alish foton qo'zg'alishning ikkita usulidir. Ichki qo'zg'alish jarayoni valentlik zonasidagi elektronlar fotonlar tomonidan o'tkazuvchanlik zonasiga qo'zg'atilganda sodir bo'ladi.

2. Fotodiodning ish sxemasi

Fotodiodlar asosan uch xil rejimda ishlaydi, ular:

(1) Fotovoltaik rejim

(2) Fotoo'tkazuvchanlik rejimi

(3) Ko'chki diodi rejimi

(1) Fotovoltaik rejim

Ushbu rejim, shuningdek, nol taraflama rejimi deb ham ataladi. Fotodiodlar past chastotali ilovalarda va super energiya darajasidagi yorug'lik ilovalarida ishlayotganda ushbu rejim afzallik beriladi. Fleshli fotodiodga tegsa, u kuchlanish hosil qiladi. Olingan kuchlanish juda kichik dinamik diapazonga ega bo'ladi va chiziqli bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'ladi. Ushbu rejimda fotodiod OP-AMP bilan sozlanganda, haroratning o'zgarishi juda kichik bo'ladi.

(2) Fotoo'tkazuvchanlik rejimi

Ushbu rejimda fotodiod teskari moyillik sharoitida ishlaydi. Katod ijobiy, anod esa manfiy. Teskari kuchlanish kuchayishi bilan, depletion qatlamining kengligi ham ortadi. Natijada, javob vaqti va ulanish sig'imi kamayadi. Aksincha, bu ish tartibi tez va elektron shovqin hosil qiladi.

(3) Ko'chki diodi rejimi

Ko'chki diodlari yuqori teskari yo'nalish sharoitida ishlaydi, bu esa ko'chki parchalanishini foto elektr energiyasi bilan ishlab chiqarilgan har bir elektron-teshik juftligiga ko'paytirish imkonini beradi. Natijada fotodiodning ichki daromadi bo'lib, qurilma javobini sekin oshiradi.

(4) Fotodiod sxemasi

Fotodiodning sxemasi quyida ko'rsatilgan. O'chirish 10k rezistor va fotodiod bilan tuzilishi mumkin. Fotodiod yorug'likni sezgandan so'ng, u orqali bir oz oqim o'tishiga imkon beradi. Diyot orqali berilgan oqimning yig'indisi diod orqali kuzatilgan yorug'lik yig'indisiga proportsional bo'lishi mumkin.

3. Fotodiodni tashqi zanjirga ulang

Fotodiod teskari chiziqli zanjirda ishlaydi. Anod kontaktlarning zanglashiga olib, katod esa kontaktlarning zanglashiga olib keladigan musbat kuchlanishiga ulanadi. Yorug'lik bilan yoritilganda, elektr toki katoddan anodga o'tadi.

Fotodiodlar tashqi kontaktlarning zanglashiga olib kelganda, ular kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvat manbaiga ulanadi. Fotodiod tomonidan ishlab chiqarilgan oqim juda kichik bo'ladi. Ushbu joriy qiymat elektron qurilmani boshqarish uchun etarli emas. Shuning uchun, ular tashqi quvvat manbaiga ulanganda, kontaktlarning zanglashiga ko'proq oqim beradi. Shunday qilib, batareya quvvat manbai sifatida ishlatiladi. Batareya manbai joriy qiymatni oshirishga yordam beradi, tashqi qurilmalarning yaxshi ishlashiga hissa qo'shadi.

4. Fotodiodlarni ishlab chiqarish jarayoni

Fotodiodli material

Fotodiodning materiali uning ko'pgina xususiyatlarini aniqlaydi. Asosiy xususiyat - bu fotodiod javob beradigan yorug'lik to'lqini, ikkinchisi esa shovqin darajasi bo'lib, ularning ikkalasi ham asosan fotodiodda ishlatiladigan materialga bog'liq.

To'lqin uzunliklariga turli xil javoblar turli materiallardan foydalanish tufayli yuzaga keladi, chunki faqat materialning tarmoqli bo'shlig'ida elektronlarni qo'zg'atish uchun etarli energiyaga ega bo'lgan fotonlar fotodioddan oqim hosil qilish uchun muhim energiya ishlab chiqaradi.

Materialning to'lqin uzunligi sezgirligi juda muhim bo'lsa-da, fotodiodning ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan yana bir parametr - hosil bo'lgan shovqin darajasi.

Kattaroq tarmoqli bo'shlig'i tufayli silikon fotodiodlar germaniy fotodiodlariga qaraganda kamroq shovqin chiqaradi. Shu bilan birga, kerakli fotodiodning to'lqin uzunligini ham hisobga olish kerak va germaniy fotodiodlari taxminan 1000 nm dan ortiq to'lqin uzunligi uchun ishlatilishi kerak.

Batafsil ma'lumot olish uchun 2-qismga o'ting.

Bog'lanish uchun ma'lumot:

Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, biz bilan gaplashing. Mijozlarimiz qayerda bo'lishidan va bizning talablarimiz qanday bo'lishidan qat'i nazar, biz mijozlarimizga yuqori sifat, arzon narxlar va eng yaxshi xizmatni taqdim etish maqsadimizga amal qilamiz.