Фотодиод деген не?

Фотодиод деген не?

Фотодиодтың анықтамасы

Фотодиод - бұл жарыққа түсірілгенде ағым өндіретін PN желісі диоды. Бұл желі P-түрлі және N-түрлі полупроводников материалдарды біріктіріп алынады. P-түрлі материалда қосымша теріс зарядты носителдер (қоңырлар) болады, ал N-түрлі материалда қосымша теріс зарядты носителдер (электрондар) болады. Бұл материалдар кездескенде, N-түрлі аймақтан электрондар P-түрлі аймаққа қозғалып, қоңырлармен қайта бірігеді және өсу аймағы пайда болады. Бұл аймақ қосымша зарядты носителдердің қозғалуына барьер қылдыратады.

Фотодиод екі терминалы бар: анод және катод, олар сәйкесінше P-түрлі және N-түрлі аймақтарға қосылады. Анод адатта құрылғы пакетіндегі таб немесе нүктеле белгіленеді. Фотодиодтың символы төмендегі сызықта көрсетілген, оның екі стрелкасы желіге қарай бағытталған, бұл оның жарыққа ұшынушы екендігін білдіреді.

Іске қосылу принципі

Фотодиод қарсы бағытта қосылғанда, аноддан катодға қарай кішкентай қарсы ағым ағысады. Бұл ағым, теміріс ағымы деп аталады, ол полупроводникте миноритарлық зарядты носителдердің термиялық өнімдерінен пайда болады. Теміріс ағымы қосылған қарсы напряжениеға байланысты емес, бірақ температура мен допинг деңгейіне байланысты өзгереді.

Жеткілікті энергияға ие жарық фотодиодға түсірілгенде, ол полупроводник материалында электрон-қоңыр парларын өндіреді. Бұл процесті ішкі фотоэффект деп те атауға болады. Егер жарықтың абсорбциясы өсу аймағында немесе оның айналасында болса, бұл зарядты носителдер желінің электртік өрісі арқылы өсу аймағына қозғалып, фотонапряжение ағымын өзгертеді. Сондықтан, қоңырлар анодқа, ал электрондар катодқа қарай қозғалады, қарсы ағым жарық интенсивтілігімен өседі.

Фотоағым конкретті доғаның және температураның үшін жарық интенсивтілігіне пропорционалды. Егер жарық интенсивтілігі өте жоғары болса, фотоағым максималды мәнді, насыту ағымы деп аталатын мәнді қабылдайды, одан кейін ол жаңы өсімдіктерге өзгермейді. Нақты ағым құрылғының геометриясы және материалдық қасиеттеріне байланысты болады.

Фотодиод екі режимде іске қосыла алады: фотогальваникалық режимде және фотоэлектрлық режимде.

Фотогальваникалық режим

Фотогальваникалық режимде фотодиодға қарсы напряжение қосылмайды, ол сәйкесінше жарықтан энергия өндіретін солнечная батареясы ретінде қызмет етеді. Фотоағым терминалдарына қосылған шунт цепь немесе нагрузка импедансы арқылы ағысады. Егер цепь ашық немесе жоғары импедансы болса, құрылғының арасында напряжение пайда болады, ол оны жаңы бағытта қосылады. Бұл напряжение, ашық цептік напряжение деп аталады, ол жарық интенсивтілігі мен доғасына байланысты болады.

Фотогальваникалық режим фотогальваникалық эффектін пайдаланады, ол солнечная энергиян өндіру үшін қолданылады. Бірақ бұл режимде бірнеше артықшылықтар бар, мысалы, тез жауап беру, жоғары сериялық сопротивление және төмен сезімділік.

Фотоэлектрлық режим

Фотоэлектрлық режимде фотодиодға қарсы напряжение қосылады, ол сәйкесінше жарық интенсивтілігімен өзгеретін өзгерісші сопротивление ретінде қызмет етеді. Фотоағым қосымша цепь арқылы қосылатын напряжение және шығыс ағым немесе напряжение өлшемін қамтамасыз етеді.

Фотоэлектрлық режимде фотогальваникалық режимге қарағанда бірнеше артықшылықтар бар, мысалы, жоғары жауап беру, төмен сериялық сопротивление, жоғары сезімділік және жоғары динамикалық диапазон. Бірақ бұл режимде де бірнеше недостатки бар, мысалы, жоғары шум деңгейі, жоғары энергия қатынасы және төмен сызықтылық.

Фотодиодтың қасиеттері

Фотодиодтың қасиеттері оның жарық интенсивтілігі, доғасы, температура, напряжение және с.с. параметрлеріне байланысты өнімділігін сипаттайтын қасиеттер. Бұл қасиеттердің бірнешеуі:

Фотодиодтың қолданылуы

• Оптикалық коммуникация

• Оптикалық өлшеру

• Оптикалық зертхана

• Оптикалық ауыстыру

• Солнечная энергия өндіру

Қорытынды

Фотодиод - бұл жарықты электр ағымына айналдыратын полупроводников құрылғы. Ол PN желісі диодына фотондар түсіргенде пайда болатын электрон-қоңыр парларына негізделген ішкі фотоэффект принципіне қарай жұмыс істейді. Фотодиод қарсы бағытта қосылғанда және фотогальваникалық режимде немесе фотоэлектрлық режимде іске қосылады. Фотодиодтың өзіндік қасиеттері, мысалы, өзгерісшілік, кванттық эффективтілік, спектрлық жауап, теміріс ағымы, теміріс сопротивление, шум, сызықтылық және жауап уақыты бар.

Фотодиод оптикалық коммуникация, оптикалық өлшеру, оптикалық зертхана, оптикалық ауыстыру және солнечная энергия өндіру үшін көптеген қолданылуы бар. Фотодиод жарық нурларының қысқартуларын анықтау арқылы сигналдық цептер мен сандық цептер құрастыру үшін қолданылады. Фотодиод - бұл жарықты анықтау және электр ағымына айналдыратын көп қолданысқа ие құрылғы.