Cad é an Fotodioda?

Cén é an Fhotodiod?

Míniú ar an Fhotodiod

Is diod P-N junction é an fhotodiod a churann corraíonn nuair a thagann solas air. Is eiseamláir de chomhbhaint P-type agus N-type de chineálacháin semiconductor é an junction seo. Tá córais carraigín bhréige (holes) breise ag an t-eolas P-type, in áit é sin, tá córais carraigín négaitív (electrons) breise ag an t-eolas N-type. Nuair a mheastar na cineálacha seo, glaonann electrons ón réigiún N-type go dtí an réigiún P-type, ag athrú le holes agus cruthú réigiún déorach. Tá an réigiún seo ina barraíocht do chur síos ar theacht chun cinn an chuid eile de na carriers.

Tá dhá tearmann ag an fhotodiod, an anode agus an cathode, atá ceangailte leis na réigiúin P-type agus N-type, comhfhreagrach. Meastar gur léirítear an anode le clúdach nó spota ar an bpacáiste. Tá an symbol don fhotodiod léirithe thíos, le dhá scian pointeoirde tuairimh ar an junction chun léiriú go bhfuil sé éadrom le solas.

Prínciple Oibre

Nuair a ceanglaítear fhotodiod i bhforbairt ina bun go dtí circuit seachtrach, fuaimneann corraí beag ón anode go dtí an cathode. Tugtar dark current air seo, a thagann ón gcúrsa geanachta téimeach de minority charge carriers sa semiconductor. Ní dhépendann an dark current ar an bhfóirceadh ina bun a chuirtear ach athraíonn sé le haghaidh teocht agus level doping.

Nuair a thagann solas le héidirghnéas sásúil ar an fhotodiod, cruthóidh sé pearsaí electron-hole sa material semiconductor. Tugtar an próiseas seo an inner photoelectric effect freisin. Má tharlaíonn an cur isteach de solas i réigiún an depletion region, gearradh na carriers seo agus cuirfidh siad photocurrent leis a chuirfidh leis an dark current. Mar sin, gluaiseann holes go dtí an anode, agus electrons go dtí an cathode, agus méadaíonn an corraí ina bun le haghaidh meastachán solais.

Is iondúil an photocurrent le meastachán solais do ghluais shonrach agus teocht. Má tá an meastachán solais ró-ard, tagann an photocurrent ar luach forleathan a dtugtar saturation current, faoi sin, níl sé ag méadaíodh níos mó. Bhíonn an saturation current seo bonn ar geomatracht an chuid eolais agus airíonna an material.

Is féidir leis an fhotodiod oibriú i dhuine de dhá modh: photovoltaic mode agus photoconductive mode.

Modh Photovoltaic

I módh photovoltaic, ní chuirtear fóirceadh ina bun seachtrach ar an fhotodiod, ag déanamh dáiríre mar cell gréine a churann cumhacht ó solas. Fuaimneann an photocurrent trí short circuit nó load impedance a ceanglaítear leis na tearmainne. Má tá an circuit oscailte nó le imead ard, titheann vóltaí ar an gcoinneáil, ag forbairt é. Tá an vóltaí seo, a dtugtar an open-circuit voltage, bonn ar meastachán solais agus ar ghluais.

Úsáideann an modh photovoltaic an photovoltaic effect, a úsáidtear chun cumhacht gréine a chruthú as solas gréine. Ach, tá roinnt dearmadanna ag an modh seo, mar shampla, taom bréige, imead sratha ard, agus éadromacht íseal.

Modh Photoconductive

I módh photoconductive, cuirtear fóirceadh ina bun seachtrach ar an fhotodiod, agus is é a dhéanann mar resistor variable a athraíonn a résistance le haghaidh meastachán solais. Fuaimneann an photocurrent trí circuit seachtrach a sholáthraíonn fóirceadh bias agus measann an output corraí nó vóltaí.

Tá roinnt de suntasachtaí ag an modh photoconductive níos fearr ná an modh photovoltaic, mar shampla, taom ard, imead sratha íseal, éadromacht ard, agus raon dinimiciach leathan. Ach, tá roinnt dearmadanna ag an modh seo freisin, mar shampla, foirceadh uirlise ard, úsáid cumhachta ard, agus líneacht íseal.

Caractaristice an Fhotodiod

Léiríonn na caractaristice an fhotodiod a chuid feidhmíochta faoin gcomhdháil difríochta de meastachán solais, ghluais, teocht, fóirceadh bias, etc. I measc na nduine de na caractaristice seo tá:

Úsáidí an Fhotodiod

• Comhfháil optach

• Tomhas optach

• Iméadú optach

• Athchóiriú optach

• Giniúint cumhachta gréine

Críochnú

Is é an fhotodiod coid easnamhach a churann solas ina chumhacht corraí. Oibríonn sé ar phrionsabal an inner photoelectric effect a churann pearsaí electron-hole nuair a thagann photons ar an diod P-N junction. Oibríonn an fhotodiod i bhforbairt ina bun agus tá dhá mhódh aige: modh photovoltaic agus modh photoconductive. Tá roinnt de na caractaristice an fhotodiod, cosúil le responsivity, quantum efficiency, spectral response, dark current, dark resistance, noise, linearity, agus response time.

Tá roinnt de na úsáidí an fhotodiod i comhfháil optach, tomhas optach, imeadú optach, athchóiriú optach, agus giniúint cumhachta gréine. Is féidir leis an fhotodiod a úsáid chun circuits aláram agus counter circuits a dhéanamh trí theacht ar sheachadadh beams solais. Is é an fhotodiod coid éadrom agus úsáideach a churann agus a dhéanann solas ina chumhacht corraí.