Fotodiod bu ... Fotodiod nima? Fotodiod FD-10-100 faol maydoni-10x10 mm² FD1604 (hujayraning faol maydoni 1,2x4mm2 - 16 dona) Diagrammalar bo'yicha belgilash
Fotodiod - pn birikmasidagi jarayonlar tufayli o'zining sezgir maydoniga tushadigan yorug'likni elektr zaryadiga aylantiradigan optik nurlanish qabul qiluvchisi.
Fotodiod, uning ishi fotovoltaik ta'sirga asoslangan (elektronlar va teshiklarni p- va n-hududlarda ajratish, shu tufayli zaryad va EMF hosil bo'ladi). P-n fotodiodlardan tashqari p-i-n fotodiodlar mavjud bo'lib, ularda p- va n- qatlamlari orasida yarim o'tkazgich i qatlami mavjud. p-n va p-i-n fotodiodlar faqat yorug'likni aylantiradi elektr toki, lekin qor ko'chkisi fotodiodlari va fototransistorlaridan farqli o'laroq, uni kuchaytirmang.
Tavsif Fotodiodning blok diagrammasi. 1 - yarimo'tkazgich kristall; 2 - kontaktlar; 3 - xulosalar; Φ - elektromagnit nurlanish oqimi; E - doimiy oqim manbai; RH - yuk.
Ish printsipi:
Bazada radiatsiya kvantlari ta'sirida pn-birikma chegarasiga shoshiluvchi erkin tashuvchilar hosil bo'ladi. Baza kengligi (n-mintaqa) shunday qilinganki, teshiklar p-mintaqaga borishdan oldin birlashishga ulgurmaydi. Fotodiod oqimi ozchilikni tashuvchilar oqimi - drift oqimi bilan aniqlanadi. Fotodiodning tezligi p-n-birikmaning maydoni va p-n-birikmaning Cp-n sig'imi bilan tashuvchini ajratish tezligi bilan aniqlanadi.
Fotodiod ikki rejimda ishlashi mumkin:
fotovoltaik - tashqi kuchlanish yo'q
fotodiod - tashqi teskari kuchlanish bilan
Xususiyatlari:
ishlab chiqarish texnologiyasi va tuzilishining soddaligi
yuqori sezgirlik va tezlikning kombinatsiyasi
past tayanch qarshiligi
past inertsiya
Fotodiodlarning parametrlari va xususiyatlari Parametrlar:
sezgirlik kirishga bitta optik signal berilganda fotodiodning chiqishidagi elektr holatining o'zgarishini aks ettiradi. Miqdoriy ravishda sezgirlik fotodetektorning chiqishida olingan elektr xarakteristikasining o'zgarishini yorug'lik oqimiga yoki unga sabab bo'lgan nurlanish oqimiga nisbati bilan o'lchanadi. ; - yorug'lik oqimi uchun oqim sezgirligi; - voltaik energiya oqimining sezgirligi
shovqin Foydali signaldan tashqari, fotodiodning chiqishida 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 kuchlanishining xarakteristikasiga (VAC) chiqish voltajining kirish oqimiga bog'liqligi.
spektral xarakteristikalar fotodokning fotodiodga tushayotgan nur to'lqin uzunligiga bog'liqligi. U uzun to'lqin uzunliklari tomonidan bandgap bilan, kichik to'lqin uzunliklarida katta assimilyatsiya 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.
yorug'lik xususiyatlari Fototokning yoritilishga bog'liqligi, fototokning yorug'likka 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 konstantasi - fotodiodning yorug'lik oqimi yoki fotodiod barqaror holat qiymatiga nisbatan e (63%) bilan qoraygandan keyin o'zgaradigan vaqt.
yorug'lik bo'lmaganda fotodiodning qorong'u qarshilik qarshiligi.
harakatsizlik
Tasnifi
P-i-n tuzilishida o'rta i-mintaqa bir-biriga qarama-qarshi o'tkazuvchanlikning ikkita mintaqasi orasida joylashgan. Etarli darajada yuqori voltajda u i-mintaqaga kirib boradi va nurlanish paytida fotonlar tufayli paydo bo'lgan erkin tashuvchilar p-n birikmalarining elektr maydoni bilan tezlashadi. Bu ishlash va sezgirlikni oshirishga olib keladi. P-i-n fotodiodda reaksiya tezligining oshishi diffuziya jarayoni kuchli elektr maydonida elektr zaryadlarining siljishi bilan almashtirilganligi bilan bog'liq. Urev≈0.1V p-i-n-da fotodiod tezlikda ustunlikka ega.
Afzalliklari: 1) i-mintaqaning kengligini o'zgartirib, spektrning uzun to'lqinli qismida sezgirlikni ta'minlash mumkin. 2) yuqori sezuvchanlik va tezlik 3) past ishlaydigan kuchlanish Ishlayotgan kamchiliklar: i-mintaqaning yuqori tozaligini olish qiyinligi
Shotti fotodiod (Shotki to'siqli fotodiod) Metall-yarimo'tkazgich tuzilishi. Tuzilish hosil bo'lganda, elektronlarning bir qismi metalldan p tipidagi yarimo'tkazgichga o'tadi.
Ko'chki fotodiod
Tuzilishda ko'chki buzilishi qo'llaniladi. U fotokarerlarning energiyasi elektron teshik juftlarini hosil bo'lish energiyasidan oshib ketganda paydo bo'ladi. Juda sezgir. Ko'chkilarni ko'paytirish koeffitsienti mavjudligini taxmin qilish uchun: Ko'chki ko'payishini amalga oshirish uchun ikkita shart bajarilishi kerak: 1) kosmik zaryad mintaqasining elektr maydoni, elektron bo'shliqdan kattaroq o'rtacha bo'sh yo'l orqali energiya olish uchun etarlicha katta bo'lishi kerak: 2) kosmik zaryad mintaqasining kengligi o'rtacha erkin yo'ldan sezilarli darajada kattaroq bo'lishi kerak: ichki daromad qiymati fotodiodlar turiga qarab M \u003d 10-100 ga teng.
Heterostrukturali fotodiod Heterojunksiya - bu turli xil o'tkazgichlar oralig'idagi ikkita yarim o'tkazgich interfeysida paydo bo'ladigan qatlam. Bitta p + qatlami "qabul qiluvchi oyna" rolini o'ynaydi. Zaryadlar markaziy maydonda hosil bo'ladi. Har xil tarmoqli bo'shliqlari bo'lgan yarimo'tkazgichlarni tanlab, to'lqin uzunligining butun diapazonini qoplash mumkin. Kamchilik - bu ishlab chiqarishning murakkabligi.
