|
Fotodiodlar: qurilma, ishlash xususiyatlari va tamoyillari.
Eng oddiy fotodiod an'anaviy yarim o'tkazgich diodidir, bu optik nurlanishning p–n-o'tishiga ta'sir qilish imkoniyatini beradi.
Muvozanat holatida, radiatsiya oqimi butunlay yo'q bo'lganda, ommaviy axborot vositalarining kontsentratsiyasi, salohiyatni taqsimlash va fotodiodning energiya zonasi diagrammasi an'anaviy p-n tuzilishiga to'liq mos keladi.
P-n-o'tish tekisligiga perpendikulyar yo'nalishda nurlanishga duch kelganda, fotonlarning energiya bilan emirilishi natijasida taqiqlangan zonaning kengligidan kattaroq n-mintaqada elektron-teshik juftlari paydo bo'ladi. Ushbu elektronlar va teshiklar fotonuserlar deb ataladi.
Fotonuserlarni n-mintaqaning tubiga yoyganda, elektronlar va teshiklarning asosiy qismi qayta birlashtirishga vaqt topa olmaydi va p–n-o'tish chegarasiga etadi. Bu erda fotonuserlar p–n-o'tishning elektr maydoniga bo'linadi va teshiklar p-mintaqasiga o'tadi va elektronlar o'tish maydonini yengib chiqa olmaydi va p–n-o'tish va n-mintaqa chegaralarida to'planadi.
Shunday qilib, p–n-o'tish orqali oqim asosiy bo'lmagan media-teshiklarning siljishi bilan bog'liq. Fotonuserlarning oqim oqimi fototokom deb ataladi.
P – maydonini n-mintaqasiga ijobiy ta'sir ko'rsatadigan fotonuserlar va fotonuserlar-elektronlar-n-mintaqa p-mintaqasiga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Yuzaga keladigan potentsial farq Fotodes eff deb ataladi. Fotodioddagi hosil bo'lgan oqim teskari bo'lib, katoddan anodga yo'naltiriladi va uning qiymati qanchalik katta bo'lsa, yorug'lik qanchalik katta bo'ladi.
Fotodiodlar ikki rejimdan birida – tashqi elektr energiyasi manbai (fotogenerator rejimi) yoki tashqi elektr energiyasi manbai (fotostudiya rejimi) holda ishlashi mumkin.
Fotogenerator rejimida ishlaydigan fotodiodlar ko'pincha quyosh nurlanishining energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan quvvat manbai sifatida ishlatiladi. Ular quyosh elementlari deb ataladi va kosmik kemalarda ishlatiladigan quyosh panellarining bir qismidir.
Silikon quyosh xujayralarining samaradorligi 20 % ga teng va kino quyosh hujayralarida bu juda katta ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. Quyosh panellarining muhim texnik parametrlari ularning chiqish quvvati quyosh batareyasi bilan ishlaydigan massa va maydonga nisbati. Ushbu parametrlar navbati bilan 200 Vt/kg va 1 kw/m2 qiymatlariga etadi.
Fotovoltaik rejimda fotodiod ishlaganda, elektr ta'minoti elektronga qulflash yo'nalishi bo'yicha kiritiladi (fig. 1, a). Turli yoritgichlarda fotodiod vah ning teskari filiallari ishlatiladi (shakl. 1, b).
Shakl. 1. Foto-ta'lim rejimida fotodiodni yoqish sxemasi: a-yoqish sxemasi, b-voh fotodiod
Rn yuk rezistoridagi oqim va kuchlanish fotodiod vah kesishgan nuqtalari va Rn rezistor qarshiligiga mos keladigan yuk liniyasi bo'yicha grafik jihatdan aniqlanishi mumkin. Yorug'lik bo'lmasa, fotodiod oddiy diod rejimida ishlaydi. Germaniyalik fotodiodlarning qorong'u oqimi 10-30 mkA, silikon 1 - 3 mkA.
Agar fotodiodlarda yarim Supero'tkazuvchilar stabilitronlarda bo'lgani kabi, zaryadlovchilarning ko'chki ko'payishi bilan birga qaytariladigan elektr buzilishidan foydalansangiz, u holda fototektsiya va shuning uchun sezuvchanlik sezilarli darajada oshadi.
Ko'chki fotodiodlarning sezuvchanligi an'anaviy fotodiodlardan (Germaniyadagi – 200 – 300 marta, silikon – 104 – 106 marta) bir necha buyurtma bo'lishi mumkin.
Ko'chki fotodiodlari tezkor fotoelektrik qurilmalar bo'lib, ularning chastota diapazoni 10 Ghzga yetishi mumkin. Ko'chki fotodiodlarining kamchiliklari an'anaviy fotodiodlarga nisbatan yuqori shovqin darajasidir.
Shakl. 2. Photoresistor (a), Ugo (b), energiya (v) va volt-amper (D) fotorezistorning xususiyatlari
Fotodiodlardan tashqari, fotorezistorlar (2-rasm), fototransistorlar va fototiristorlar ishlatiladi, unda ichki foto effekti ishlatiladi. Ularning xarakterli kamchiliklari yuqori inertsionaldir (fgr < 10 - 16 kHz chegara chastotasi), bu ularni qo'llashni cheklaydi.
Fototransistorning dizayni odatiy tranzistorga o'xshaydi, uning ichida taglik yoritilishi mumkin bo'lgan oyna mavjud. Ugo fototransistor-unga qaratilgan ikkita o'q bilan tranzistor.
LED va fotodiodlar ko'pincha juftlikda ishlatiladi. Shu bilan birga, ular fotodiodning fotosensitiv platformasi LED chiqadigan padning qarshisida joylashgan tarzda bitta tanaga joylashtiriladi. "LED – photodiod" juftlarini ishlatadigan yarim o'tkazgich qurilmalari optron deb ataladi (shakl. 3).
Shakl. 3. Optron: 1-LED, 2-fotodiod
Bunday asboblardagi kirish va chiqish davrlari elektr bilan bog'liq emas, chunki signal uzatish optik nurlanish orqali amalga oshiriladi.
O'tish: Saytda Harakatlanish, Qidiruv
Do'stlaringiz bilan baham: |
