რის არის ფოტოდიოდი?

რა არის ფოტოდიოდი?

ფოტოდიოდის განმარტება

ფოტოდიოდი განიხილება როგორც PN ჯუნქციის დიოდი, რომელიც შეიქმნის დენს როდესაც შეხვედრის სინათე. ეს ჯუნქცია ქმნის P-ტიპისა და N-ტიპის სემიკონდუქტორული მასალების შეერთებით. P-ტიპის მასალაში არის ზედმეტი დადებითი დენის აწყობები (ხარისხები), ხოლო N-ტიპის მასალაში არის ზედმეტი უარყოფითი დენის აწყობები (ელექტრონები). როდესაც ეს მასალები შეერთდებიან, N-ტიპიდან ელექტრონები გადადიან P-ტიპის რეგიონში, რეკომბინირებენ ხარისხებთან და ქმნიან დეპლექციის რეგიონს. ეს რეგიონი არის ბარიერი შემდეგი დენის აწყობების დიფუზიისთვის.

ფოტოდიოდს აქვს ორი ტერმინალი, ანოდი და კათოდი, რომლებიც შეერთებულია P-ტიპისა და N-ტიპის რეგიონებთან შესაბამისად. ანოდი ჩვეულებრივ ნიშნულია ტაბით ან წერტილით მოწყობილობის პაკეტზე. ფოტოდიოდის სიმბოლო ნიშნავს, რომ ის სინათეზე მგრძნობიარე არის, რაც აღნიშნულია ორი სიმბოლოს მიმართულებით ჯუნქციისკენ.

მუშაობის პრინციპი

როდესაც ფოტოდიოდი შეერთებულია რევერსიული დარტყმით ექსტერნალურ შერეულებას, მცირე რევერსიული დენი დინებს ანოდიდან კათოდში. ეს დენი, რომელიც ცნობილია როგორც ბნელი დენი, შეიქმნება სემიკონდუქტორის თერმინული დენის შემდეგ. ბნელი დენი არ დამოკიდებულია გამოყენებული რევერსიული დარტყმის ზე, არამედ იცვლება ტემპერატურისა და დოპირების დონის მიხედვით.

როდესაც საკმარისი ენერგიის სინათე დაიჭერს ფოტოდიოდს, ის ქმნის ელექტრონ-ხარისხის წყვილებს სემიკონდუქტორულ მასალაში. ეს პროცესი ასევე ცნობილია როგორც შიდა ფოტოელექტრონული ეფექტი. თუ სინათის აბსორბირება ხდება ან ახლოს დეპლექციის რეგიონს, ეს დენის აწყობები დაქროლი იქნებიან ელექტრული ველის მიერ ჯუნქციის გარეშე, შეიქმნის ფოტოდენს, რომელიც დამატებულია ბნელ დენს. ასე რომ, ხარისხები მიდინებიან ანოდისკენ, ხოლო ელექტრონები კათოდისკენ და რევერსიული დენი ზრდის სინათის ინტენსივობით.

ფოტოდენი პროპორციულია სინათის ინტენსივობის კონკრეტული სისტემის და ტემპერატურის მიხედვით. თუ სინათის ინტენსივობა ძალიან დიდია, ფოტოდენი მიღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, რომელსაც ჰქვია სათავეში დენი, რომელიც აღარ ზრდის. ეს სათავეში დენი დამოკიდებულია მოწყობილობის გეომეტრიაზე და მასალის თვისებებზე.

ფოტოდიოდი შეიძლება მუშაობდეს ორ რეჟიმში: ფოტოვოლტაიკურ რეჟიმში და ფოტოკონდუქტიურ რეჟიმში.

ფოტოვოლტაიკური რეჟიმი

ფოტოვოლტაიკურ რეჟიმში ფოტოდიოდზე არ გადაეცემა რევერსიული დარტყმა, რაც ასახავს ისე, როგორც სოლარული ელემენტი, რომელიც შეიქმნის ენერგიას სინათიდან. ფოტოდენი დინებს შორტირებული წრედით ან ტერმინალებთან შეერთებული ტვირთის იმპედანსით. თუ წრედი ღიაა ან აქვს მაღალი იმპედანსი, დენი იშექმნება მოწყობილობის არეში, რაც აწინააღმდეგობს ისე. ეს დენი, რომელიც ცნობილია როგორც ღია წრედის დენი, დამოკიდებულია სინათის ინტენსივობაზე და სისტემაზე.

ფოტოვოლტაიკური რეჟიმი გამოიყენება ფოტოვოლტაიკური ეფექტის გამოყენებით, რომელიც გამოიყენება სოლარული ენერგიის წარმოებაში სურათისგან. თუმცა, ეს რეჟიმი აქვს ზოგიერთი უარყოფითი მხარე, როგორიცაა დაბალი რეაქციის სიჩქარე, მაღალი სერიული რეზისტორი და დაბალი გამორჩევადობა.

ფოტოკონდუქტიური რეჟიმი

ფოტოკონდუქტიურ რეჟიმში ფოტოდიოდზე გადაეცემა რევერსიული დარტყმა და ის მუშაობს როგორც ცვლადი რეზისტორი, რომელიც ცვლის თავის რეზისტორს სინათის ინტენსივობით. ფოტოდენი დინებს ექსტერნალურ შერეულებაში, რომელიც არის დარტყმის და გამოსაყენებელი დენის ან დენის საზომი.

ფოტოკონდუქტიური რეჟიმი აქვს ზოგიერთი გადარჩენა ფოტოვოლტაიკურ რეჟიმზე, როგორიცაა მაღალი რეაქციის სიჩქარე, დაბალი სერიული რეზისტორი, მაღალი გამორჩევადობა და ფართო დინამიკური დიაპაზონი. თუმცა, ეს რეჟიმი ასევე აქვს ზოგიერთი უარყოფითი მხარე, როგორიცაა უფრო მაღალი ხილის დონე, უფრო მაღალი ენერგიის ხარჯი და დაბალი ლინეარობა.

ფოტოდიოდის მახასიათებლები

ფოტოდიოდის მახასიათებლები აღწერენ მის მუშაობას სხვადასხვა პირობებში სინათის ინტენსივობის, სისტემის, ტემპერატურის, დარტყმის და ა.შ. მიხედვით. ზოგიერთი ამ მახასიათებლებია:

ფოტოდიოდის გამოყენება

• ოპტიკური კომუნიკაცია

• ოპტიკური ზომები

• ოპტიკური გამოსახულება

• ოპტიკური სიჩქარე

• სოლარული ენერგიის წარმოება

შედეგი

ფოტოდიოდი არის სემიკონდუქტორული მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის სინათეს ელექტროდენად. ის მუშაობს შიდა ფოტოელექტრონული ეფექტის პრინციპზე, რომელიც ქმნის ელექტრონ-ხარისხის წყვილებს, როდესაც ფოტონები დაიჭერს PN ჯუნქციის დიოდს. ფოტოდიოდი მუშაობს რევერსიული დარტყმის პირობებში და აქვს ორი რეჟიმი: ფოტოვოლტაიკური რეჟიმი და ფოტოკონდუქტიური რეჟიმი. ფოტოდიოდის მახასიათებლები შეიძლება იყოს რესპონსივობა, კვანტური ეფექტიურობა, სპექტრული რესპონსი, ბნელი დენი, ბნელი რეზისტორი, ხილი, ლინეარობა და რეაქციის დრო.

ფოტოდიოდი აქვს მრავალი გამოყენება სინათის კომუნიკაციაში, სინათის ზომებში, სინათის გამოსახულებაში, სინათის სიჩქარეში და სოლარული ენერგიის წარმოებაში. ფოტოდიოდი შეიძლება გამოყენებულ იყოს ალარმის წრედებისა და კოუნტერ წრედების შესაქმნელად სინათის სიმძლავრის დეტექტირებით. ფოტოდიოდი არის სარგებელი და სართული მოწყობილობა, რომელიც შეიძლება დეტექტირებდეს და გარდაქმნას სინათე ელექტროდენად.