6-Ma'ruza: Optik aloqa tizimlarining fotoqabul qilgichlari

Reja: 1. Fotoqabul qilgichlarning ish prinsipi va ularga qo'yiladigan talablar. 2. Fotoqabul qilgichlarning xarakteristika va parametrlari. 3. Fotoqabul qilgichlarning turlari. p-i-n fotodiodlar, ko'chkili fotodiodlar. 4. Qabul qiluvchi optik modul.
6-Ma'ruza: Optik aloqa tizimlarining fotoqabul qilgichlari
Kirish optik signallarni elektr signallariga aylantirish uchun fotoqabulqilgichlar qo'llaniladi. So'ng bu signallar fotoqabulqilgichni elektr qurilmalarida kuchaytiriladi va qayta ishlanadi. Bu maqsadlar uchun qo'llaniladigan fotoqabulqilgichlar talab etiladigan polosa kengligiga, dinamik diapazonga, sezgirlikka, tola bilan puxta bog'lanish uchun etarli o'lchamga ega bo'lishi, tashqi muhit o'zgarishlariga sezgir bo'lmasligi, xizmat muddati esa yuqori bo'lishi kerak. Bu talablarga yarim o'tkazgichli fotodiodlar (FD) to'liqroq javob beradi.
Fotoqabul qilgichlarning ish prinsipi va ularga qo'yiladigan talablar
OA tizimlarida yarim o'tkazgichli fotodiodlarning p-i-n FD va ko’chkosimon FD turlari keng tarqalgan.
Agar aralashma materialli r- va n-turdagi yarim o'tkazgichlar birlashtirilsa, elektronlar diffuziyasi r-turdagi yarim o'tkazgichda, kovaklar diffuziyasi esa n-turdagi yarim o'tkazgichda yuz beradi.
Teskari siljishli r-n-o'tishga h× energiyali fotonlar uch holatda yutilib, elektron-kovak juftligini hosil qilishi mumkin:
1. aktiv sohada yutilish; 2. r-sohada yutilish; 3. n-sohada yutilish.
Yarim o'tkazgich fotodiodning ishlash prinsipi
Birinchi holatda elektron-kovak juftligi aktiv sohada hosil bo'ladi va kuchli elektr maydon ta'siri natijasida juftliklar bo'linib, elektronlar n-sohaga, kovaklar r-sohaga harakat qiladi. Tashuvchilarni harakati natijasida Ryu-yuklama qarshiligidan elektr toki oqib o'tadi. Ikkinchi va uchinchi holatlarda elektron-kovak juftligi r-va n-sohalarda hosil bo'ladi. Bu sohalarda elektr maydon amalda mavjud emas, natijada tashuvchilarni o'tishga harakati asosan faqatgina diffuziya hisobiga bo'lishi mumkin. Agar p-n-o'tishgacha bo'lgan masofa diffuziya uzunligidan katta bo'lsa, unda aktiv sohaga borishga ulgurib etmay, hosil bo'lgan juftliklar rekombinasiyalanib bo'ladi. Agar bu masofa kichik bo'lsa, katta ehtimollik bilan juftliklar aktiv sohaga etib boradi va kuchli elektr maydon ta'sirida bo'linadi va elektron (yoki kovak) tezda aktiv soha orqali boshqa sohaga qarab harakat qiladi. Bunda ham Ryu orqali oqib o'tuvchi elektr toki hosil bo'ladi.
Agar har bir yutiladigan kvant elektron-kovak juftligini hosil qilsa, Ryu orqali oqib o'tuvchi I elektr tokining o'rtacha qiymati quyidagicha aniqlanadi: I=q•N=q (P/ h×) bu yerda q-tashuvchi elektron zaryadi, q=1,6 × 10-19 Kl; N-tashuvchilar soni; P-optik nurlanish quvvati, Vt; h× kvant energiyasi, Vt×s yoki kVt×soatda o'lchanadi. Elektronlarni valent zonadan o'tkazuvchanlik zonaga o'tishi uchun yutilayotgan kvant energiyasi etarlicha bo'lishi kerak, ya'ni h× kvant energiyasi man etilgan soha kengligidan katta h× ≥ Δ Wm.e.s bo'lishi kerak.