Fotoelektron asboblar

§ fotovoltaik - tashqi kuchlanish yo'q
§ fotodiod - tashqi teskari kuchlanish bilan
Xususiyatlari:
§ ishlab chiqarish texnologiyasi va tuzilmalarining soddaligi
§ yuqori sezgirlik va tezlikning kombinatsiyasi
§ past darajadagi qarshilik
§ past inertsiya
Fotodiodlarning parametrlari va xususiyatlari
Parametrlar:
sezgirlik
kirishga bitta optik signal berilganda fotodiodning chiqishidagi elektr holatining o'zgarishini aks ettiradi. Ta'sirchanlik miqdoriy o'zgarish nisbati bilan o'lchanadi elektr xususiyatlari, fotodetektorning chiqishida, yorug'lik oqimiga yoki unga sabab bo'lgan nurlanish oqimiga olingan.
Si,Φ v=MenΦΦ v; Si,Ev=MenΦ Ev - yorug'lik oqimi uchun oqim sezgirligi
Su,Φ e=UΦΦ e; Si,Ee=UΦ Ee - voltaik energiya oqimining sezgirligi
fotodiod chiqishda foydali signaldan tashqari tasodifiy amplituda va spektrga ega bo'lgan xaotik signal paydo bo'ladi - fotodiodning shovqini. Bu foydali signallarni kerakli darajada kichik ro'yxatdan o'tkazishga imkon bermaydi. Fotodiod shovqini yarimo'tkazgich materialining shovqini va foton shovqinidan iborat.
Texnik xususiyatlari:
oqim kuchlanish xarakteristikasi (VAC)
chiqish voltajining kirish oqimiga bog'liqligi. UΦ= f(MenΦ)
spektral xususiyatlar
fototokning fotodiodga tushayotgan nurning to'lqin uzunligiga bog'liqligi. U uzun to'lqin uzunliklari tomondan tasma oralig'i bilan, kichik to'lqin uzunliklarida katta yutilish koeffitsienti va yorug'lik kvantlarining to'lqin uzunligining pasayishi bilan zaryad tashuvchilarning sirt rekombinatsiyasi ta'sirining oshishi bilan aniqlanadi. Ya'ni qisqa to'lqin uzunlikdagi sezgirlik chegarasi taglik qalinligi va sirt rekombinatsiya tezligiga bog'liq. Maksimalning fotodiodning spektral xarakteristikasidagi o'rni yutilish koeffitsientining o'sish darajasiga juda bog'liq.
engil ishlash
fototokning yoritilishga bog'liqligi fototokning yoritishga to'g'ridan-to'g'ri mutanosibligiga mos keladi. Buning sababi fotodiod poydevorining qalinligi ozchilik zaryad tashuvchilarning diffuziya uzunligidan ancha kam. Ya'ni bazada paydo bo'lgan deyarli barcha ozchilik zaryad tashuvchilar fototokning shakllanishida qatnashadilar.
vaqt doimiy
bu fotodiodning yorug'lik oqimidan keyin yoki fotodiodning qorong'ilashidan so'ng fotodiod o'zgaruvchan vaqt, barqaror holat qiymatiga nisbatan e (63%).
qorong'u qarshilik
yorug'lik bo'lmaganda fotodiod qarshilik.
Atalet
Qurilma va asosiy jismoniy jarayonlar. Fotodiodning soddalashtirilgan tuzilishi shakl. 6.7, a va uning shartli grafik tasviri shakl. 6.7, b.
Shakl: 6.7. Fotodiodning tuzilishi (a) va belgilanishi (b)
Fotodiodlarda yuz beradigan fizik jarayonlar LEDlarda yuz beradigan jarayonlarga nisbatan teskari. Fotodioddagi asosiy fizik hodisa - pn-birikma mintaqasida va unga qo'shni mintaqalarda nurlanish ta'sirida elektron teshik juftlarini hosil qilish.
Elektron teshikli juftlarning paydo bo'lishi teskari kuchlanish mavjud bo'lganda diyotning teskari oqimining ko'payishiga va zanjir ochiq bo'lganda anod va katod o'rtasida kuchlanish uac paydo bo'lishiga olib keladi. Bundan tashqari, uac\u003e 0 (teshiklar anodga, elektronlar esa pn-birikmaning elektr maydoni ta'sirida katodga o'tadi).
Xususiyatlari va parametrlari. Fotodiodlarni har xil yorug'lik oqimlariga mos keladigan volt-amper xarakteristikalari oilasi bilan tavsiflash qulay (yorug'lik oqimi lyumenlarda, lm bilan o'lchanadi) yoki har xil yoritishda (yorug'lik lyuks, lx bilan o'lchanadi).
Fotodiodning oqim kuchlanish xususiyatlari (CVC) shakl. 6.8.
Avvaliga yorug'lik oqimi nolga teng bo'lsin, keyin fotodiodning CVC an'anaviy diyotning CVC-ni takrorlaydi. Agar yorug'lik oqimi nolga teng bo'lmasa, u holda p-n-birikma mintaqasiga kirib boradigan fotonlar elektron teshik juftlarini hosil bo'lishiga olib keladi. P-n-birikma elektr maydonining ta'sirida oqim tashuvchilar elektrodlarga (teshiklar - p qatlamining elektrodiga, elektronlar - n qatlamning elektrodiga) o'tadilar. Natijada elektrodlar o'rtasida kuchlanish paydo bo'ladi, bu yorug'lik oqimining oshishi bilan ortadi. Ijobiy anod-katod kuchlanishi bilan diod oqimi salbiy bo'lishi mumkin (xarakteristikaning to'rtinchi kvadranti). Bunday holda, qurilma iste'mol qilmaydi, lekin energiya ishlab chiqaradi.
Shakl: 6.8. Fotodiodning oqim kuchlanish xususiyatlari
Amalda fotodiodlar ham fotogenerator rejimida (fotovoltaik rejim, vana rejimi), ham fotokonverter rejimida (fotodiod rejimi) ishlatiladi.
Fotogenerator rejimida quyosh batareyalari ishlaydi, yorug'likni elektrga aylantiradi. Hozirgi vaqtda quyosh batareyalarining samaradorligi 20% ga etadi. Hozircha quyosh batareyalaridan olingan energiya ko'mir, neft yoki urandan olinadigan energiyadan taxminan 50 baravar qimmatroq.
Fotokonverter rejimi uchinchi kvadrantning I - V xarakteristikasiga mos keladi. Ushbu rejimda fotodiod zanjirda mavjud bo'lgan ba'zi bir tashqi kuchlanish manbalaridan energiya (u i\u003e 0) iste'mol qiladi (6.9-rasm). Ushbu rejimning grafik tahlili an'anaviy diyot singari yuk chizig'i yordamida amalga oshiriladi. Bunday holda, xususiyatlar odatda birinchi kvadrantda an'anaviy ravishda tasvirlanadi (6.10-rasm).
Shakl: 6.9-rasm 6.10
Fotodiodlar fotorezistorlarga qaraganda tezroq. Ular 107-1010 Hz chastotalarida ishlaydi. Fotodiod ko'pincha LED-fotodiod optokupllarda ishlatiladi. Bunday holda, fotodiodning turli xil xususiyatlari LEDning turli xil oqimlariga mos keladi (bu holda har xil yorug'lik oqimlarini yaratadi).
1. Fotodiodning energiya xarakteristikalari fotodokni fotodiodga tushadigan yorug'lik oqimi bilan bog'laydi. Fotodiod generator rejimida ishlaganda yorug'lik oqimiga bog'liqligi faqat qisqa tutashgan fotodiod bilan qat'iy ravishda chiziqli bo'ladi. Yuklanish qarshiligining oshishi bilan xarakteristikalar tobora ko'proq egilib, umuman to'yinganlik mintaqasiga ega (3.12-rasm, a). Fotodiod tashqi kuchlanish manbai bo'lgan zanjirda ishlaganda, energiya xarakteristikalari chiziqli bo'lganlarga ancha yaqinlashadi. Amaldagi voltajning oshishi bilan fototok bir oz ortadi (3.12-rasm, b). Bu b-o'tish mintaqasining kengayishi va taglik kengligining pasayishi bilan izohlanadi, natijada a-o'tish tomon harakatlanayotganda zaryad tashuvchilarning kichik qismi bazada qayta birlashadi.
2. Fotodiodning absolyut va nisbiy spektral xarakteristikalari fotorezistorning mos keladigan xususiyatlariga o'xshash va fotodiod materialiga va kiritilgan kirlarga bog'liq (3.12-rasm, s-rasm).
Spektral xarakteristikalar amalda spektrning ko'rinadigan (300-750 nm) va infraqizil mintaqalarini qamrab oladi.
4. Chastotali javob, yorug'lik oqimining yorqinligi har xil nurlanish chastotalari bilan o'zgarganda integral sezgirlikning o'zgarishini ko'rsatadi (3.12-rasm, d). Ba'zan fotodiodning inertsional xossalari kesish chastotasi bilan ajralib turadi, unda integral sezgirlik uning statik qiymati bilan taqqoslash omili bilan kamayadi.
Хуласа:
Умуман фотоэлектрон асбоблар замон талабига жавоб берадиган энг кулай ёруглик таъсирида бошкариладиган кушимча бошкариш кучи талаб килмайдиган радиоэлектрон асбоб хисобланади. Бу эса кучаларни ёритишда хам энг кулайдир.