Fotoelektronik qurilmalar

Fotodiodlarning xarakteristikalari va parametrlari. Fotodiodlar: ishlash printsipi. Fotorezistorlar - yoritilganda qarshilik o'zgaradi

FOTOELEKTRONIK QURILMALAR - elektromagnitlarni o'zgartiradigan elektro vakuum yoki yarim o'tkazgich qurilmalari. optik signallar elektr toklariga, kuchlanishlarga yoki ko'rinmas (masalan, IQ) nurlaridagi tasvirlarni ko'rinadigan tasvirlarga aylantirish. Telefonlar ma'lumotni o'zgartirish (to'plash, to'plash, saqlash, uzatish va ko'paytirish (shu jumladan, ob'ekt tasviri ko'rinishidagi ma'lumotlar) uchun mo'ljallangan. Fotonik elementning ta'siri fotoeffektlardan foydalanishga asoslangan: tashqi (fotoelektron emissiya), ichki (foto o'tkazuvchanlik) yoki valf. F. p. Dekompozitsiyani qo'shing. fotoelementlar, fototizuvchi naychalar, fotorezistorlar, fotodiodlar, elektron-optik konvertorlar, tasvirni kuchaytirgichlar, shuningdek katod-nurli naychalarni uzatadi.

Fotoelektronik qurilmalar - bu optik nurlanish energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan qurilmalar. Fotoelektron qurilmalar uchun to'lqin uzunliklarining optik nurlanish spektrida ultrabinafsha nurlanish (to'lqin uzunligi diapazoni λ \u003d 10-400 nm), ko'rinadigan (λ \u003d 0,38-0,76 mkm) va infraqizil (λ \u003d 0,74-1 mkm) ).
Fotoelektronik qurilmalarning ishi ichki va tashqi fotoeffektlar hodisalariga asoslangan. Asosan yarimo'tkazgichli fotoelektronik qurilmalarda ishlatiladigan ichki fotoelektrik effekt shundan iboratki, optik nurlanishning nurlanish energiyasi ta'sirida elektronlar ularni atomlararo bog'lanishlardan ozod qilish uchun qo'shimcha energiya oladi va valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi, natijada yarimo'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshadi. Bunday holda, Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, optik nurlanishning yorug'lik kvantlari (fotonlari) energiyasi yarimo'tkazgich tarmoqli oralig'idan oshib ketishi kerak. (36)
Binobarin, fotoelektr effekti faqat yarimo'tkazgichga "qizil chegara" deb nomlangan ma'lum bir chegara qiymatidan kamroq to'lqin uzunligi λ f bo'lgan nurlanish ta'sirida bo'lishi mumkin.
(37)
bu erda f f - materialning spektral sezgirligining uzun to'lqinli chegarasi, mkm;
c - yorug‘likning vakuumdagi tezligi;
- Plank doimiysi;
- taqiqlangan zonaning kengligi (3-rasm), ZP, VZ energiya zonalarining chekkalari bilan cheklangan, elektron voltlarda (eV).
Shuni ta'kidlash kerakki, fotoelektronik qurilmalarning imkoniyatlari har xil nurlanish manbalarining energiyasiga duch kelganda kengayishi mumkin. Bunday manbalar ikkala foton manbalari (quyosh energiyasi, gamma nurlanish, rentgen nurlari) va yuqori energiyali zarralar manbalari (elektron qurol, beta nurlanish, alfa zarralar, protonlar va boshqalar) bo'lishi mumkin.

Fotodiod - bu ikki elektrodli yarimo'tkazgichli diod bo'lib, unda p-n birikmasidagi ichki fotoelektr effekti natijasida optik nurlanish ta'sirida bir tomonlama fotoelektr o'tkazuvchanligi paydo bo'ladi. Strukturaviy ravishda, u p-n birikmasi bo'lgan kristall bo'lib, qurilma tomonidan yoritilganda yorug'lik oqimi p-n birikmasi tekisligiga perpendikulyar ravishda yo'naltiriladi (36-rasm). Fotodiodning ikkita rejimi mavjud: fotogenerator (yoki turli manbalarda - blokirovka qilish, fotovoltaik, fotovoltaik, valf) - tashqi quvvat manbaisiz va fotodiod (ba'zan fotokonversiya) - tashqi manba bilan.

Shakl: 36. Fotodiodning tuzilishi

Fotodiod printsipi

Fotodiodning blok diagrammasi. 1 - yarimo'tkazgich kristall; 2 - kontaktlar; 3 - xulosalar; F - elektromagnit nurlanish oqimi; E - doimiy oqim manbai; Rn - yuk.

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 tashuvchini ajratish tezligi bilan belgilanadi maydon p-n-p-n-birikmaning tutashuvi va C p-n

Fotodiod ikki rejimda ishlashi mumkin:

§ 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.