Fotodiod nədir?
Fotodiod nədir?
Fotodiod Tərif
Fotodiod, işığa məruz qaldıqda elektrik cürrəti yaradan PN qolu diodudur. Bu qol, P-növ və N-növ yarıiletken materialların birləşməsi ilə yaradılır. P-növ material, əlavə müsbət zərərlə (qapanıqlar) malikdir, N-növ material isə əlavə mənfi zərərlə (elektronlar) malikdir. Bu materiallar qarşılaşdıqda, N-növ bölgədən gələn elektronlar P-növ bölgəyə keçir və burada qapanıqlarla bir araya gələrək, dəhliz bölgəsinin yaranmasına səbəb olurlar. Bu bölgə, daha da zərər yayılmasına mane olan barier kimi funksiyon görür.
Fotodiodun iki terminalı var: anod və katod, onlar sırasıyla P-növ və N-növ bölgələrinə bağlanır. Anod adətən cihaz paketində tab ya da nokta ilə işarə edilir. Fotodiodun simvolu aşağıdakı kimi göstərilir, iki ox işığıya həssas olduğunu göstərmək üçün qolu tərəfə istiqamətləndirilib.
İşləmə Prinsipi
Fotodiod tərs cəlb etmə şərtlərində bir xarici cihaza bağlandığında, anoddan katoda kiçik bir tərs cürrət akar. Bu cürrət, "qaranlıq cürrəti" adlanır və yarıiletken materialda azıq zərərlərin termal formalaşması nəticəsində yaranır. Qaranlıq cürrəti, tətbiq olunan tərs cəlb voltajına asılı deyil, lakin temperatur və dozaj səviyyəsinə asılıdır.
Əgər yetəri miktarda enerjiyi olan işık fotodiodu daradda gəldikdə, yarıiletken materialda elektron-qapanıq cütleri yarandır. Bu proses daxili fotoelektrik effekt kimi də tanınır. Əgər işığın qəbulu dəhliz bölgəsində və ya onun yaxınlığında baş verirsə, bu zərərlər qolu çəkisi tərəfindən süpürlənib, işığın cürrətinə səbəb olur ki, bu da qaranlıq cürrətinə əlavə olunur. Beləliklə, qapanıqlar anoda, elektronlar isə katoda doğru hərəkət edir və tərs cürrət işığın intensivliyin artması ilə artır.
İşığın cürrəti, müəyyən dalğa uzunluğu və temperatur üçün işığın intensivlinə orantılıdır. Əgər işığın intensivliyi çox yüksəkdirsə, işığın cürrəti maksimum dəyərə, "doyma cürrəti" kimi tanınan dəyərə çatır və bundan sonra artım yoxdur. Bu doyma cürrəti, cihazın həcmi və material xüsusiyyətlərinə asılıdır.
Fotodiod iki rejimdə işləyə bilər: fotoelement rejimi və fotohədəs rejimi.
Fotoelement Rejimi
Fotoelement rejimində, fotodiodeyə heç bir xarici tərs cəlb voltajı tətbiq olunmur, bu da onu işığın enerjisindən istifadə edən bir solar element kimi işlətməyə imkan verir. İşığın cürrəti, terminalara bağlı olan short circuit və ya yükləyici impedansdan keçir. Əgər devre açıq və ya yüksək impedansa malikdirsə, cihazın üzərində bir voltaj yığılır və onu irəli cəlb edir. Bu voltaj, "açıq devre voltazı" adlanır və işığın intensivliyinə və dalğa uzunluğuna asılıdır.
Fotoelement rejimi, güneş enerjisinin ümumi işığın köməyi ilə yaratılması üçün istifadə olunan fotoelement effektindən istifadə edir. Lakin, bu rejim, yüksək seri rezistanstan, aşağı həssaslıqdan və yavaş cavab sürətindən səbəb olur.
Fotohədəs Rejimi
Fotohədəs rejimində, fotodiodeyə xarici tərs cəlb voltajı tətbiq olunur və o, işığın intensivliyinə asılı olaraq rezistansını dəyişən bir dəyişən rezistor kimi işləyir. İşığın cürrəti, bias voltajı təmin edən və çıxış cürrətini və ya voltajını ölçən xarici bir devredən keçir.
Fotohədəs rejimi, fotoelement rejiminə nisbətən, yüksək cavab sürəti, aşağı seri rezistanst, yüksək həssaslıq və geniş dinamik diapazona malikdir. Lakin, bu rejim də, yüksək səs səviyyəsinə, yüksək enerji sarflamasına və aşağı xəttiyyətə malikdir.
Fotodiodun Xüsusiyyətləri
Fotodiodun xüsusiyyətləri, işığın intensivliyi, dalğa uzunluğu, temperatur, cəlb voltazı və s. fərqli şərtlərdə performansını təsvir edir. Bu xüsusiyyətlərdən bəziləri:
Fotodiodun Tətbiqləri
Optik kommunikasiya
Optik ölçüm
Optik görüntü alma
Optik keçid
Güneş enerjisi yaradılması
Nəticə
Fotodiod, işığı elektrik cürrətinə çevirmək üçün istifadə olunan yarıiletken cihazdır. O, fotoelektron effekti prinsipinə əsaslanır və fotolar PN qolu diodunu daradda vurduqda elektron-qapanıq cütleri yaradır. Fotodiod, tərs cəlb şərtlərində işləyir və fotoelement və fotohədəs rejimləri olur. Fotodiodun müxtəlif xüsusiyyətləri var, məsələn, cavab, kvant effektivliyi, spektral cavab, qaranlıq cürrəti, qaranlıq rezistanst, səs, xəttiyyət və cavab muddəti.
Fotodiod, optik kommunikasiya, optik ölçüm, optik görüntü alma, optik keçid və güneş enerjisi yaradılması kimi bir çox sahələrdə tətbiq olunur. Fotodiod, işığın parçalanmasını aşkar edərək alarm və sayma devreleri hazırlamaqda istifadə oluna bilər. Fotodiod, işığı elektrikə çevirən və algılayan universal və faydalı bir cihazdır.
