Што е фотодиода?
Што е фотодиода?
Дефиниција на фотодиода
Фотодиодата е дефинирана како PN јункција диода која генерира струја кога е изложена на светлина. Оваа јункција е формирана со комбинирање на P-типов и N-типов полупроводлив материјал. P-типовиот материјал има дополнителни позитивни носачи на наелектрисување (луѓе), додека N-типовиот материјал има дополнителни негативни носачи на наелектрисување (електрони). Кога овие материјали се сретнуваат, електроните од N-региона се преселуваат во P-региона, ре kombinirajќи со луѓето и создавајќи регион на исцедување. Овој регион функционира како барикада за подоцнежната дифузна на носачите на наелектрисување.
Фотодиодата има две терминали, анод и катод, кои се поврзани со P-типовиот и N-типовиот регион, соодветно. Анодот обично е означен со табела или точка на уредот. Симболот на фотодиодата е прикажан подолу, со две стрелички кои покажуваат кон јункцијата за да индикираат дека е осетлива на светлина.
Принцип на работа
Кога фотодиодата е поврзана во обратна насока на екстерна кола, мала обратна струја текне од анод до катод. Оваа струја, позната како темна струја, резултира од термалната генерација на миноритетни носачи на наелектрисување во полупроводливото. Темната струја не зависи од применетата обратна напона, туку варира со температурата и степенот на допиравање.
Кога светлината со доволна енергија ударува во фотодиодата, создава парови електрон-луѓе во полупроводливото материјал. Овој процес е исто така познат како внатрешен фотоелектричен ефект. Ако абсорбцијата на светлина се случува во или близу регионот на исцедување, овие носачи на наелектрисување се сметаат со електричното поле надвор од јункцијата, создавајќи фотоелектрична струја која се додава на темната струја. Така, луѓето се движеат кон анод, а електроните кон катод, и обратната струја се зголемува со зголемувањето на интензитетот на светлината.
Фотоелектричната струја е правопропорционална со интензитетот на светлината за специфична таласна должина и температура. Ако интензитетот на светлината е прекумерно голем, фотоелектричната струја достигнува максимална вредност наречена сатурационска струја, над која повеќе не се зголемува. Оваа сатурационска струја зависи од геометријата и својствата на материјалот на уредот.
Фотодиодата може да работи во две моди: фотovoltaički мод и фотоconductive мод.
Фотоволтаички мод
Во фотоволтаичкиот мод, не се применува екстерна обратна напона на фотодиодата, што ја прави да функционира како солнечна клетка која генерира енергија од светлина. Фотоелектричната струја текне низ краток кружник или оптеречен импеданс поврзан со терминалите. Ако кружникот е отворен или има висок импеданс, напон се гради над уредот, форвард-бисија го напонот. Овој напон, наречен отворен-кружнички напон, зависи од интензитетот и таласната должина на светлината.
Фотоволтаичкиот мод експлоатира фотоволтаичкиот ефект, кој се користи за производство на солнечна енергија од сончевата светлина. Меѓутоа, овој мод има некои недостатоци, како ниска брзина на одговор, висок серијски отпор и ниска осетливост.
Фотокондуктивен мод
Во фотокондуктивниот мод, екстерна обратна напона се применува на фотодиодата, и тоа функционира како променлив резистор кој менува својата резистентност со интензитетот на светлината. Фотоелектричната струја текне низ екстерна кола која му нуди бијас напон и мерува излезната струја или напон.
Фотокондуктивниот мод има некои предности над фотоволтаичкиот мод, како висока брзина на одговор, ниски серијски отпор, висока осетливост и широк динамички опсег. Меѓутоа, овој мод исто така има некои недостатоци, како повисоки нивоа на шум, повисоки потрошувачки на енергија и пониска линеарност.
Характеристики на фотодиодата
Характеристиките на фотодиодата ги опишуваат нејзината перформанса при различни услови на интензитет на светлината, таласна должина, температура, бијас напон, итн. Некои од овие карактеристики се:
Апликации на фотодиодата
Оптичка комуникација
Оптичко мерење
Оптичко сликарство
Оптичко сврчување
Производство на солнечна енергија
Заклучок
Фотодиодата е полупроводлив уред кој конвертира светлина во електрична струја. Тоа работи според принципот на внатрешниот фотоелектричен ефект кој создава парови електрон-луѓе кога фотоните ударуваат во PN јункција диода. Фотодиодата работи во обратни услови и има два моди: фотоволтаички мод и фотокондуктивен мод. Фотодиодата има различни карактеристики, како одговорност, квантификација на ефикасноста, спектрален одговор, темна струја, темен отпор, шум, линеарност и време на одговор.
Фотодиодата има многу апликации во оптичката комуникација, оптичкото мерење, оптичкото сликарство, оптичкото сврчување и производството на солнечна енергија. Фотодиодата може да се користи за правење на алармски кола и бројачки кола со детектирање на прекинувањето на светлински лучеви. Фотодиодата е многустрани и корисен уред кој може да сензира и конвертира светлина во електричество.
