X’huwa l-fotodiodu?

X’idu huwa l-Photodiode?

Definizzjoni tal-Photodiode

Il-photodiode hija definita bħala diod ta’ PN junction li jġenera kurrent meta tittieħed lil għajn. Din il-junction tiktebwar mill-kombinazzjoni ta’ materjal semikonduċturi ta’ tip P u N. Il-materjal ta’ tip P għandu karrijers ta’ ħruġ ekstra (holes), waqt li l-materjal ta’ tip N għandu karrijers negativi ekstra (electrons). Meta dawn il-materjali jilqgħu, l-electrons mill-regjun ta’ tip N jiżraqgħu fl-regjun ta’ tip P, jiġibu mal-holes u jikreaw regjun ta’ depletion. Dan il-regjun jaġixxi bħala barriera biex jpreveni diffużjoni addizzjonali ta’ karrijers.

Il-photodiode għandha żewġ terminali, anoda u katoda, li huma miċħudja mal-regjun ta’ tip P u N rispettivament. L-anoda solitamint tkun markata b’tab jew dot fuq il-pakkaġġ tas-silġ. Is-simbolu tal-photodiode huwa mostrat hawn taħt, b’diwiet arrows nuzzli lejn il-junction biex jindikaw li hi sensitiva ll-għajn.

Prinċipju ta’ funzjonarità

Meta photodiode tkun miċħuda fil-reverse bias ma’ sirkwit estern, kurrent żgħir reverse jiżraq mill-anoda għal katoda. Dan il-kurrent, is-siegħtu dark current, jiġi mill-thermal generation ta’ minor charge carriers fis-semiconductor. Id-dark current mhux dipendenti mill-volt tal-reverse applicat imma jagħmlu xi varjanza mal-temperature u level ta’ doping.

Meta għajn ta’ energija sufficenti tibdaq il-photodiode, tiġi elektron-hole pairs fis-semiconductor material. Din il-proċess ukoll sejjer minnu inner photoelectric effect. Jekk l-absorzzjoni ta’ għajn tigħaddi f’din jew qrib id-depletion region, dawn il-charge carriers jiġu swept mill-elektrik field across il-junction, ikreaw photocurrent li jżid il-dark current. Għalhekk, holes jiżraqgħu lejn l-anoda, u electrons jiżraqgħu lejn l-katoda, u l-kurrent reverse jiżid bil-increment ta’ intensità ta’ għajn.

Il-photocurrent huwa proportional għall-intensità ta’ għajn għal speċifik wavelength u temperature. Jekk l-intensità ta’ għajn tkun troppo alta, il-photocurrent jiġi massimu valur siegħtu saturation current, fejn ma jiżid aktar. Dan is-saturation current dependi mill-geometry u properties ta’ material tal-device.

Il-photodiode tista’ topera fi żewġ modi: photovoltaic mode u photoconductive mode.

Photovoltaic Mode

Fi photovoltaic mode, ebda volt reverse estern mhux applikat għal photodiode, tagħmel li tfisser bħala solar cell li jġenera power minn għajn. Il-photocurrent jiżraq permezz ta’ short circuit jew load impedance miċħud mal-terminali. Jekk is-sirkwit huwa open jew għandu high impedance, voltage jiġi build up fuq il-device, forward-biasinghu. Dan il-voltage, is-siegħtu open-circuit voltage, dependi mill-intensità u wavelength ta’ għajn.

Il-photovoltaic mode ikseb l-photovoltaic effect, li huwa użu sabiex iproduċi energy solari mill-għajn. Però, din il-mod għandha x’disadvantages, bħal low response speed, high series resistance, u low sensitivity.

Photoconductive Mode

Fi photoconductive mode, volt reverse estern applikat għal photodiode, u tagħmel bħala variable resistor li jbidel ir-resistance tiegħu bl-intensità ta’ għajn. Il-photocurrent jiżraq permezz ta’ sirkwit estern li jipprovdi bias voltage u jmeżura l-output current jew voltage.

Il-photoconductive mode għandha x’advantages fuq il-photovoltaic mode, bħal high response speed, low series resistance, high sensitivity, u wide dynamic range. Però, din il-mod ukoll għandha x’drawbacks, bħal higher noise levels, higher power consumption, u lower linearity.

Caratteristici tal-Photodiode

Il-caratteristici tal-photodiode descrivu r-prestazzjoni tagħha taħt differenti kondizzjonijiet ta’ intensità ta’ għajn, wavelength, temperature, bias voltage, etc. Dawn il-caratteristici huma:

Aplikazzjonijiet tal-Photodiode

• Komunikazzjoni optika

• Misurament optiku

• Immaġġini optika

• Switching optiku

• Ġenerazzjoni ta’ potenza solari

Klussjoni

Il-photodiode hija device semikonduċturi li konverti għajn fil-kurrent elektriku. Tagħmel fuq prinċipju tal-inner photoelectric effect li jikkrea electron-hole pairs meta photons ibdaqu l-PN junction diod. Il-photodiode topera fi kondizzjonijiet ta’ reverse bias u għandha żewġ modi: photovoltaic mode u photoconductive mode. Il-photodiode għandha varji karakteristici, bħal responsivity, quantum efficiency, spectral response, dark current, dark resistance, noise, linearity, u response time.

Il-photodiode għandha ħafna aplikazzjonijiet fil-komunikazzjoni optika, misurament optiku, immaġġini optika, switching optiku, u ġenerazzjoni ta’ potenza solari. Il-photodiode tista’ tuża sabiex tifdil alarm circuits u counter circuits permezz ta’ dettazzjoni ta’ interruzzjoni ta’ beams ta’ għajn. Il-photodiode hija device versatile u utile li tista’ tissensa u ticonverti għajn fil-kurrent elektriku.