Fotodiodni pretvornik

Definicija

Fotodetektor je polprevodniški element, ki svetlobno energijo pretvori v električno energijo. Uporablja fotosenzitivni element, ki emitira elektrone, ko ga svetlobo osvetli, s čimer se spremenijo električne lastnosti elementa in inducirajo tok, sorazmeren intenziteti absorbirane svetlobe. Sledišče spodaj prikazuje strukturo polprevodniškega materiala.

Fotodetektor absorpira svetlobno zračenje, ki pada na njegov polprevodniški material. Ta absorpcija oživi elektrone materiala, s tem jih povzroči, da se gibljejo. Mobilnost elektronov ustvari eno od treh učinkov:

• Sprememba upornosti materiala.

• Sprememba izhodnega toka polprevodnika.

• Sprememba izhodnega napetosti polprevodnika.

Razvrstitev fotodetektorjev

Fotodetektorji so razvrščeni kot sledi:

Fotoemisivna celica

Fotoemisivna celica pretvori fotonje v električno energijo. Vsebuje anodni štap in katodno ploščo, oba pokrita s fotoemisivnim materialom, kot je cevijev antimon.

Ko svetlobno zračenje pride v stik s katodno ploščo, začnejo elektroni teči od katode do anode. Oba, anoda in katoda, sta zaprta v zaprti, nepropustni vakuumski cevi. Ko svetlobno zračenje doseže zaprto cev, se elektroni iz katode izločijo in se gibljejo proti anodi.

Anoda je vzdržana pri pozitivnem potencialu, kar povzroči, da skozi njo teče fotoelektrični tok. Velikost tega toka je neposredno sorazmerna intenziteti svetlobe, ki prehaja skozi cev.

Fotoprovodna celica

Fotoprovodna celica pretvori svetlobno energijo v električni tok. Uporablja polprevodniške materiale, kot so kadmir selenid, germanij (Ge) ali selen (Se), kot fotosenzitivni element.

Ko svetlobni žarek pride v stik s polprevodniškim materialom, se njegova prevodnost poveča in material deluje kot zaprti preklop. Tok se nato giblje skozi material, s čimer se odmakne kazalec merilca.

Fotovoltaična celica

Fotovoltaična celica je vrsta aktivnega preobrazovalnika. Tok začne teči v fotovoltaični celici, ko je nanjo priključena optoka. Silicon in selen so pogosto uporabljani kot polprevodniški materiali. Ko polprevodniški material absorpira svetlobo (ne toploto), njegovi prosti elektroni začnejo gibati – pojav, znani kot fotovoltaični učinek.

Gibanje elektronov generira tok v celici, znano kot fotoelektrični tok.

Fotodioda

Fotodioda je polprevodniški element, ki svetlobo pretvori v tok. Ko fotodioda absorpira svetlobno energijo, začnejo elektroni v njenem polprevodniškem materialu gibati. Fotodioda ima zelo kratko odzivno čas in je zasnovana, da deluje pod obrnjenim polarizacijo.

Fototranzistor

Fototranzistor je element, ki svetlobno energijo pretvori v električno energijo, generirajoč tako tok kot napetost.

Fotovoltaična celica

Fotovoltaična celica je dvopolarni element, sestavljen iz polprevodniškega materiala, zaprt v prosojno posodo, ki omogoča, da svetlobo lahko dospe do fotosenzitivnega elementa. Ko element absorpira svetlobo, začne tok teči od baze do emiterja elementa, ki se nato pretvori v napetost.