Fotoşellik nedir?

Fotodiyot Nedir?

Fotodiyot Tanımı

Fotodiyot, ışığa maruz kaldığında akım üreten bir PN jönksiyon diyotudur. Bu jönksiyon, P-tipi ve N-tipi yarıiletken malzemelerin birleştirilmesiyle oluşturulur. P-tipi malzeme fazladan pozitif yük taşıyıcıları (delikler) içerirken, N-tipi malzeme fazladan negatif yük taşıyıcıları (elektronlar) içerir. Bu malzemeler birleştiğinde, N-tipi bölgesindeki elektronlar P-tipi bölgeye doğru hareket eder, deliklerle yeniden birleşerek tükenme bölgesi oluşturur. Bu bölge, daha fazla yük taşıyıcı difüzyonuna engel olur.

Fotodiyot, P-tipi ve N-tipi bölgelere bağlı olan anot ve katot adı verilen iki terminaline sahiptir. Anot genellikle cihaz paketindeki bir sekme veya nokta ile işaretlenir. Fotodiyotun sembolü, ışığa duyarlı olduğunu göstermek için jönksiyona doğru yönlendirilmiş iki ok içeren şekilde aşağıda gösterilmiştir.

Çalışma Prensibi

Bir fotodiyot dış bir devreye ters biaslı olarak bağlandığında, anottan katoda doğru küçük bir ters akım akar. Bu akım, yarıiletken malzemenin termal azınlık yük taşıyıcılarının oluşumundan kaynaklanır ve karanlık akımı olarak bilinir. Karanlık akımı, uygulanan ters gerilimden bağımsızdır, ancak sıcaklık ve doygunluk seviyesine göre değişir.

Yeterli enerjili ışık fotodiyota çarptığında, yarıiletken malzemedeki elektron-delik çiftleri oluşturur. Bu süreç aynı zamanda iç fotoelektrik etki olarak da bilinir. Eğer ışığın soğurulması tükenme bölgesinde veya onun yakınında gerçekleşirse, bu yük taşıyıcıları jönksiyonun elektrostatik alanına tarafından süpürülmüş olur, bu da karanlık akımıyla toplanan bir fotoakımı oluşturur. Böylece, delikler anota doğru, elektronlar ise katoda doğru hareket eder ve ters akım ışık yoğunluğu arttıkça artar.

Fotoakım, belirli bir dalga boyu ve sıcaklık için ışık yoğunluğuna orantılıdır. Eğer ışık yoğunluğu çok yüksekse, fotoakım, artmaya devam etmediği bir maksimum değere, doygun akım olarak bilinen bir değere ulaşır. Bu doygun akım, cihazın geometrisine ve malzeme özelliklerine bağlıdır.

Fotodiyot, fotovoltaik mod ve fotoiletken mod olmak üzere iki modda çalışabilir.

Fotovoltaik Mod

Fotovoltaik modda, fotodiyota dış bir ters gerilim uygulanmaz, bu nedenle güneş hücresi gibi davranır ve ışığından güç üretir. Fotoakım, terminallere bağlı kısa devre veya yük impedansından geçer. Eğer devre açık veya yüksek impedansa sahipse, cihazın üzerinden bir gerilim inşa edilir, ileri biaslanır. Bu gerilim, açık devre gerilimi olarak bilinir ve ışık yoğunluğuna ve dalga boyuna bağlıdır.

Fotovoltaik mod, güneş enerjisi üretiminde kullanılan fotoelektrik etkiye dayanır. Ancak, bu mod bazı dezavantajlarına sahiptir, örneğin düşük tepki hızı, yüksek seri direnç ve düşük hassasiyet.

Fotoiletken Mod

Fotoiletken modda, fotodiyota dış bir ters gerilim uygulanır ve ışık yoğunluğuna göre direncini değiştiren bir değişken direnç gibi davranır. Fotoakım, bir bias gerilimi sağlayıp çıkış akımını veya gerilimini ölçen dış bir devreden geçer.

Fotoiletken mod, fotovoltaik mode kıyasla bazı avantajlara sahiptir, örneğin yüksek tepki hızı, düşük seri direnç, yüksek hassasiyet ve geniş dinamik aralık. Ancak, bu mod aynı zamanda bazı dezavantajlarına da sahiptir, örneğin daha yüksek gürültü seviyeleri, daha yüksek güç tüketimi ve daha düşük doğrusallık.

Fotodiyot Özellikleri

Fotodiyot özellikleri, ışık yoğunluğu, dalga boyu, sıcaklık, bias gerilimi vb. farklı koşullar altında performansını tanımlar. Bazı bu özellikleri şunlardır:

Fotodiyot Uygulamaları

• Optik iletişim

• Optik ölçüm

• Optik görüntüleme

• Optik anahtarlama

• Güneş enerjisi üretimi

Sonuç

Fotodiyot, ışığı elektrik akımına dönüştüren bir yarıiletken cihazdır.Photonların PN jönksiyon diyotuna çarpması sonucunda elektron-delik çiftleri oluşturan iç fotoelektrik etkiye dayanarak çalışır. Fotodiyot, ters biaslı koşullarda çalışır ve fotovoltaik mod ve fotoiletken mod olmak üzere iki modda çalışabilir. Fotodiyot, cevaplılık, kuantum verimliliği, spektral yanıt, karanlık akım, karanlık direnç, gürültü, doğrusallık ve tepki süresi gibi çeşitli özelliklere sahiptir.

Fotodiyot, optik iletişim, optik ölçüm, optik görüntüleme, optik anahtarlama ve güneş enerjisi üretimi gibi birçok alanda uygulamalara sahiptir. Fotodiyot, ışık ışınlarının kesildiğini tespit ederek alarm devreleri ve sayaç devreleri yapmak için kullanılabilir. Fotodiyot, ışığı algılayıp elektriğe dönüştürebilen çok yönlü ve faydalı bir cihazdır.