9-amaliy: Magnitooptik effektlar xususiyatlari. Fotoelektromagnitik hodisa

p — i — n- strukturalarda fotoeffekt
Keng qo’llanilayottan tolali optik sistemalarda asosiy elementlardan biri fotoqabulqilgichlardir. Fotoqabulqilgichlarga ko’yiladigan asosiy talablar tez ishlay olish va yuqori fotosezgirlikdir. Shu tufayli optik aloqa yo’llarida p — i —n- strukturali fotodiodlar va ko’chkili fotodiodlar keng qo’llanila boshlandi.
Kichik solishtirma qarshilikli n- va p- tipli sohalar orasida qarshiligi xususiy solishtirma qarshilikka yaqin bo’lgan i- tipli qatlam hosil qilinsa, u holda p — i —n diod hosil bo’ladi. 3.3, a- rasmda p — i —n fotodiod tuzilishi tasvirlangan. p⁺ —i — p strukturali fotodiod p⁺- taglikdan (podlojkadan), kuchsiz legirlangan i- qatlamdan va yupqa (qalinligi 0,3 mkm gacha) r⁺- qatlamdan iborat. Bu strukturaga teskari kuchlanish berilganda butun i- qatlam zaryad tashuvchilardan kambag’allashadi. Bunda struktura-


3.2-rasm. Ro’parasidan yoritilgan kremniy p – i - n fotodiod (a) hamda
teskari kuchlanish berilgan p – i – n diodning (b) energetik zonalar
diagrammasi.
ning elektr sigimi kamayadi, yorug’lik yutiladigan soha kengayadi va sezgirlik ortadi. Tushayotgan yorug’likda fotonning energiyasi bo’lganda yorug’lik Buger — Lambert qonuni bo’yicha yutila borib, elektron kovak juftlarni vujudga keltiradi. Bu zaryad tashuvchilar kambag’allashgan qatlamning elektr maydoni tezlantiriladi i- qatlam qalinligi yorug’lik yutilishi chuqurligi (ya’ni dan kattarok qilinadi. To’lqin uzunligi 0,8 mkm bo’lgan yorug’likning kremniyda yutilish chukurligi 10 ÷ 20 mkm, yetarlicha keng kambag’allashgan qatlam hosil kilish uchun esa 10 ÷ 20 V chamasida ishchi kuchlanish zarur. Endi r⁺—i — p⁺ dioddan o’tadigan fototokni hisob-laylik. Yukorida aytilganlar asosida p⁺- katlamda paydo qilingan nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilarning fototokka qo’shadigan hissasini e’tiborga olmaymiz. Bunda yorug’lik (nurlanish) sirtdagi p⁺-qatlamda kuchsizlanmasdan o’tib, hajmiy zaryadli i- sohaga tushadi, i- sohada vujudga kelgan elektron-kovak juftlarni elektr maydon to’la ajratib yuboradi, oqibatda turli ishorali zaryad tashuvchilar bir-biridan mustaqil ravishda harakat qiladilar (3.3, b- rasm). Hajmiy zaryad sohasi (i- soha) qalinligini d, bilan belgilaymiz. U holda ajratilgan zaryad tashuvchilarning tok zichligiga qo’shadigan hissasi quyidagicha bo’ladi:
(3.2)
p ⁺ - sohada vujudga keltirilgan tashuvchilar ham (dif­fuziya tufayli) fototokka hissa qo’shadi,
bo’lganda diffuzion tok ifodasi:
(3.2)
Demak p⁺—i—n⁺ diodning birlik sirtta to’g’ri kelgan fototoki



p ⁺—i — n⁺ ning d, kalinlixdagi bazasi orqali zaryad tashuvchining uchib o’tish vaqti

(3.3)
k o’rinishda ifodalanadi.
(3.4)
nisbat dreyf ko’chirishning diffuzion ko’chirishga nisbatan effektivligini (afzalligini) ifodalaydi. d,= 10-=-20 mkm, V—54-10 V bo’lganda r—i — p fotodiodning dreyf vaqt doimiysi t_p__i__n~ 10^_9Ch- Yu~'° s chamasida bo’ladi.
Bu subnanosekund diapazonida tez ishlovchi kremniy fotodiod yaratish imkoniyati borligini ko’rsatadi.