Fotoelektronik qurilmalar

Fotodiodlar

Fotodiodni bitta p-n birikmasiga ega bo'lgan yarimo'tkazgichli qurilma deb atash odatiy holdir, uning kuchlanish kuchi unga ta'sir etadigan yorug'likka bog'liq.

Grafik belgisi, tuzilishi va tashqi ko'rinish fotodiodlar shakl. 17.6.

Shakl: 17.6. Fotodiod:

a - an'anaviy grafik belgilash; b - tuzilish; v - tashqi ko'rinish

Eng oddiy fotodiod - bu odatiy yarimo'tkazgichli diyot bo'lib, u optik nurlanishni ta'sir qilish qobiliyatini ta'minlaydi. pn birikmasi... Muvozanat holatida, radiatsiya oqimi umuman yo'q bo'lganda, tashuvchilarning kontsentratsiyasi, potentsial taqsimoti va fotodiodning energiya tasmasi diagrammasi to'liq mos keladi normal p-n o'tish (1.3-rasmga qarang).

Pn birikmasi tekisligiga perpendikulyar yo'nalishda nurlanish ta'sirida, energiyasi tasma oralig'idan kattaroq bo'lgan fotonlarni yutishi natijasida n mintaqada elektron teshik juftlari paydo bo'ladi. Ushbu elektronlar va teshiklar fotokarerlar deb ataladi. Fotokarerlarning n mintaqasiga chuqur tarqalishi paytida elektronlar va teshiklarning aksariyati rekombinatsiya qilishga ulgurmaydi va pn o'tish chegarasiga etadi. Bu erda fotokariyerlarni pn-birikmaning elektr maydoni ajratib turadi va teshiklar p-mintaqaga o'tadi va elektronlar tutashuv maydonini yengib o'tolmay, pn-birikma va n-mintaqa chegarasida to'planib qoladi. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, p-n o'tish orqali oqim asosiy bo'lmagan tashuvchilar - teshiklarning siljishidan kelib chiqadi. Fotokariyerning drift oqimi odatda fototok deb ataladi.

Fotokariyerlar - teshiklar p mintaqani n mintaqaga nisbatan ijobiy, zaryadlovchi esa elektronlar - n mintaqani p mintaqaga nisbatan salbiy zaryad qiladi. Olingan potentsial farq odatda foto EMF Ef deb nomlanadi. Fotodiodda hosil bo'lgan oqim teskari bo'lib, u katoddan anodga yo'naltiriladi va uning qiymati qanchalik katta bo'lsa, yorug'lik shunchalik katta bo'ladi.

Fotodiodlar ikki rejimning birida ishlashi mumkin - tashqi elektr energiyasi manbai (konvertor rejimi) yoki tashqi elektr energiyasi manbai (generator rejimi) bilan.

Fotodiod konvertor rejimida ishlaganda unga teskari kuchlanish qo'llaniladi (17.7-rasm, a). Fotodiodning I - V xarakteristikasining teskari tarmoqlari F, F1, F2 yoritilishining turli darajalarida qo'llaniladi (17.7-rasm, b).

Yoritish darajasiga bog'liqlikni hisobga olgan holda, fotodiodning teskari oqimi o'zgaradi va yuk qarshiligidagi kuchlanish o'zgaradi. Temir yo'llarni avtomatlashtirish tizimlarida germaniy fotosensor bu sxema bo'yicha qizdirilgan o'q qutisini aniqlash uchun qurilmalarga kiritilgan (germaniy IQ nurlariga sezgir, kremniy esa ko'rinadigan yorug'likka sezgir).

va)	b)

Shakl: 17.7. Fotokonverter rejimida fotodiod ishlash:

a - ulanish diagrammasi; b - volt-amper xarakteristikalari

Jeneratör rejimida ishlaydigan fotodiodlar quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan quvvat manbalari sifatida ishlatiladi. Οʜᴎ quyosh xujayralari deb ataladi va quyosh xujayralarining bir qismidir. Quyosh batareyasining chiqish kuchlanishi yorug'lik darajasiga juda bog'liq. Yukdagi barqaror kuchlanishni olish uchun quyosh batareyasi akkumulyator bilan birgalikda ishlatiladi. Quyosh batareyasini batareyasi diagrammasi shakl. 17.8.

Shakl: 17.8. Quyosh batareyasini batareyasining sxematik diagrammasi

Maksimal yoritishda quyosh batareyasi yukni quvvatlantiradi va batareyani zaryad qiladi. Ref.rf-ga joylashtirilgan Zulmatda yuk faqat batareyadan quvvat oladi va batareyaning quyosh batareyasiga tushmasligi uchun VD1 diodasi sxemaga o'rnatiladi.

Kremniy quyosh xujayralarining samaradorligi taxminan 20% ni tashkil qiladi. Quyosh xujayralarining muhim texnik parametrlari ularning chiqish quvvatining ishg'ol qilingan massa va maydonga nisbati quyosh batareyasi... Ushbu parametrlar mos ravishda 200 Vt / kg va 1 kVt / m2 qiymatiga etadi.

Fotodiodlar haqida batafsil ma'lumot adabiyotlarda keltirilgan.