Mis on fotodiod?

Mida on fotodiood?

Fotodioodi määratlus

Fotodiood on PN-üleminekudiod, mis tekitab voolu valguse toetumisel. See üleminek moodustatakse P-tüübi ja N-tüübi pooljuhtmete kombinatsioonist. P-tüübilises materjalis on lisarohkelt positiivset laengut (aurud), samas kui N-tüübilises materjalis on lisarohkelt negatiivset laengut (elektronid). Kui need materjalid kohtuvad, liiguvad elektronid N-tüübilisest alast P-tüübilisse ala, kombineerides aurudega ja lootes tühi ala. See ala toimib takistuseks edasisele laengutega diffuusionile.

Fotodioodil on kaks terminali, anood ja katood, mis on vastavalt ühendatud P-tüübilise ja N-tüübilise alaga. Anood on tavaliselt märgitud taandikuga või punktiga seadme pakendil. Fotodioodi sümbol on näidatud allpool, kahe noolega, mis otsustavad ülemineku suunas, näitades, et see on tundlik valguse suhtes.

Töötamise printsiip

Kui fotodiood on ühendatud tagurpidi viiel lähedal välisele tsirkuitile, siis tekib väike pöördvool anoodist katoodini. Selle vool, mida nimetatakse tumedale voolule, tuleneb pooljuhtmehede vähemuste laengutega termilisest genereerimisest. Tumed vool ei sõltu rakendatud pöördjännitusest, kuid muutub temperatuuri ja dotterdamise taseme järgi.

Kui piisav energiaga valgus tabab fotodioodi, luuakse pooljuhtmehedes elektron-aurupaarid. See protsess on tuntud ka sisemise fotoelektrilise efektina. Kui valguse absorbimine toimub tühi ala või selle lähedal, siis need laengutega vedavad elektriväljak üleminekul läbi, lootes valgusvoolu, mis lisandub tumedale voolule. Seega, aurud liiguvad anoodi suunas, elektronid katoodi suunas, ja pöördvool kasvab valguse intensiivsuse kasvamisel.

Valgusvool on proportsionaalne valguse intensiivsusega kindla lainepikkuse ja temperatuuri korral. Kui valguse intensiivsus on liiga suur, jõuab valgusvool maksimaalsele väärtusele, mida nimetatakse tiheda vooluks, millest saadik see enam ei kasva. See tihed vool sõltub seadme geomeetriast ja materjali omadustest.

Fotodiood võib töötada kahte režiimi: fotovoltaatilises režiimis ja fotojuhtivuses.

Fotovoltaatiline režiim

Fotovoltaatilises režiimis ei rakendata fotodioodile välise pöördjännitust, mille tulemusena see toimib nagu päikesepaneel, mis genereerib elektri valgusest. Valgusvool voolab lühikese tsirkuiti või laadi impedantsi, mis on ühendatud terminalidega. Kui tsirkuit on avatud või tal on kõrge impedants, tekib jännitus seadmese lähedal, eesviivalt seda. See jännitus, mida nimetatakse avatud tsirkuiti jännituseks, sõltub valguse intensiivsusest ja lainepikkusest.

Fotovoltaatiline režiim kasutab fotovoltaatilist efekti, mida kasutatakse päikeseenergia tootmiseks päikesevalgusest. Siiski, sellel režiimil on mõned ebasoodsad küljed, nagu madal reageeringute kiirus, kõrge sarireaktanss ja madal tundlikkus.

Fotojuhtiva režiim

Fotojuhtivas režiimis rakendatakse fotodioodile välise pöördjännitust, ja see toimib nagu muutuv vastend, mis muudab oma vastendit valguse intensiivsuse järgi. Valgusvool voolab välise tsirkuiti, mis pakkub viiel ja mõõdab väljundvoolu või jännitust.

Fotojuhtiva režiimil on mõned eelised fotovoltaatilise režiimi ees, nagu kõrge reageeringute kiirus, madal sarireaktanss, kõrge tundlikkus ja lai dünaamiline diapagoon. Siiski, sellel režiimil on ka mõned puudused, nagu kõrgem mürataseme, kõrgem energia tarbimine ja madalam lineaarsus.

Fotodioodi omadused

Fotodioodi omadused kirjeldavad selle toimimist erinevatel tingimustel, nagu valguse intensiivsus, lainepikkus, temperatuur, viie jännitus jne. Mõned nendest omadustest on:

Fotodioodi rakendused

• Optiline kommunikatsioon

• Optiline mõõtmine

• Optiline piltumine

• Optiline lülitamine

• Päikeseenergia tootmine

Järeldus

Fotodiood on pooljuhtmeetline seade, mis teisendab valgust elektrivooluks. See töötab sisemise fotoelektrilise efekti põhjal, mis loob elektron-aurupaarid, kui fotonid tabavad PN-üleminekudiodi. Fotodiood töötab pöördjännituse tingimustes ja tal on kaks režiimi: fotovoltaatiline režiim ja fotojuhtiva režiim. Fotodioodil on mitmeid omadusi, nagu vastavus, kvantefektiivsus, spektraalne vastus, tume vool, tume vastus, mürataseme, lineaarsus ja reageeringute aeg.

Fotodioodil on palju rakendusi optilises kommunikatsioonis, optilises mõõtmises, optilises piltumises, optilises lülitamises ja päikeseenergia tootmisel. Fotodioodi saab kasutada häirijate detekteerimiseks valgusekierte häiretsirkuitide ja lugemistsirkuitide tegemisel. Fotodiood on mitmekülgne ja kasulik seade, mis suudab tuvastada ja teisendada valgust elektriks.