Fotoelektronik qurilmalar

2.2-jadval. Infraqizil nurli diodlar

IQ diyot	Radiatsiya quvvati, mVt	To'lqin uzunligi, mm	Spektrning kengligi, mkm	Qurilmaning kuchlanishi, V	Radiatsiya burchagi, daraja
			ma'lumotlar yo'q		ma'lumotlar yo'q

Radiatsiya pulsining ko'tarilish vaqti t Hap rad - bu diodning nurlanish kuchi maksimal qiymatdan 10 dan 100% gacha ko'tariladigan vaqt oralig'i.

Pulsning parchalanish vaqti parametri t cnM 3 J 1 avvalgisiga o'xshaydi.

Vazifa tsikli - Q - impulsli tebranishlar davrining impuls davomiyligiga nisbati.

Takrorlash uchun tavsiya etilgan elektron komponentlar (ushbu kitobning 3-bobi) modulyatsiyalangan IQ signalini uzatish va qabul qilish printsipiga asoslanadi. Ammo nafaqat ushbu shaklda, balki siz IQ diyotining ishlash printsipidan foydalanishingiz mumkin. Bunday opto-relelar nurlarning aks etishiga javoban ham ishlashi mumkin (fotodetektor emitent yoniga joylashtirilgan). Ushbu tamoyil ob'ekt yoki shaxsning birlashtiruvchi qabul qiluvchi-qabul qiluvchiga yaqinlashishiga javob beradigan elektron birliklarda mujassamlangan bo'lib, ular xavfsizlik tizimlarida sensor sifatida ham xizmat qilishi mumkin.

IQ diodlari va ularga asoslangan qurilmalardan foydalanishning cheksiz ko'p variantlari mavjud va ular faqat radio havaskorning ijodiy yondashuvi samaradorligi bilan cheklangan.

Fotodiod - bu ichki fotoelektr effektidan foydalanadigan yarimo'tkazgichli fotoelektr qurilma. Fotodiodning tuzilishi odatdagi diyotga o'xshaydi. Farq shundaki, uning bir tomonda joylashgan p - n birikmasi yorug'lik kiradigan oyna oynasiga qaraydi va boshqa tomondan yorug'likdan himoyalangan. Fotodiodlar ikkita rejimning birida ishlashi mumkin:

- elektr energiyasining tashqi manbaisiz (vana yoki fotogenerator, fotovoltaik rejim);

- elektr energiyasining tashqi manbai bilan (fotodiod yoki fotokonversiya rejimi).

Fotodiodning eshik rejimida ishlashini ko'rib chiqing, almashtirish sxemasi 8.7-rasmda ko'rsatilgan.

8.7-rasm. Vana rejimida ishlash uchun fotodiodni almashtirish sxemasi

Yorug'lik oqimi bo'lmagan taqdirda, p - n birikmasi chegarasida kontakt potentsiali farqi hosil bo'ladi. O'tish orqali ikkita oqim bir-biriga qarab oqadi - I dr va I diff, ular bir-birini muvozanatlashadi. P - n birikmasi yoritilganda, yarimo'tkazgichdan o'tgan fotonlar valentlik elektronlarining bir qismini ularni o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish uchun etarli energiya beradi, ya'ni. ichki fotoelektr effekti tufayli qo'shimcha elektron teshik juftlari hosil bo'ladi. P - n birikmasining aloqa potentsiali farqi ta'sirida n - mintaqaning ozchilik zaryad tashuvchilari teshiklar r - mintaqaga, r - mintaqa –– elektronlar –– n - mintaqaga ozchilik zaryad tashuvchilar harakatlanadi. Drift oqimi qo'shimcha oqimni qabul qiladi, bu fototok deb ataladi.Miniorlik tashuvchilarining siljishi p-mintaqada ortiqcha teshiklarning to'planishiga olib keladi va n-mintaqada elektronlar paydo bo'ladi, bu fotodiodning terminallarida foto-EMF deb nomlangan ochiq tashqi zanjir bilan potentsial farqni yaratishga olib keladi. oldinga kuchlanish holatida bo'lgani kabi, u tashqi elektron ochiq bo'lganda U xx ochiq zanjirli kuchlanish deb nomlangan foto-emf miqdoriga kamayadi. Potentsial to'siqni tushirish birlashma orqali ko'pchilik tashuvchilarning diffuziya oqimi DI ni oshiradi. U fotosurat tomon yo'naltiriladi. Kalit ochiq bo'lgani uchun, strukturada oqimlarning termodinamik muvozanati o'rnatiladi:

Fotosurat-EMF qiymati p - n birikmasining aloqa potentsiali farqidan oshmasligi kerak. Aks holda, kavşaktaki maydonning to'liq kompensatsiyasi tufayli, optik jihatdan hosil bo'lgan tashuvchilarning ajralishi to'xtaydi. Masalan, selen va kremniy fotodiodlari uchun foto-EMF 0,5 ... 0,6 V ga, galyum arsenid fotodiodlari uchun 0,87 V ga etadi.

Yukni yoritilgan fotodiodga ulaganda (kalit yopiq), ozchilik tashuvchilarning siljishi tufayli elektr pallasida oqim paydo bo'ladi. Joriy qiymat foto-EMF va yuk qarshiligiga bog'liq, fotodiodning bir xil yoritilishidagi maksimal oqim qarshilik qarshiligida nolga teng bo'ladi, ya'ni. fotodiodning qisqa tutashuvi bilan. Rezistorning qarshiligi nolga teng bo'lmaganda, fotodiodning tashqi zanjiridagi oqim kamayadi.
Fotodiod orqali o'tadigan oqim quyidagicha yozilishi mumkin:

bu erda men f - fotosurat;

I 0 - p - n o'tishining termal oqimi;

U diodadagi kuchlanish.

Ochiq tashqi elektron bilan (R n \u003d ¥, I f total \u003d 0), tortishish vaqtida kuchlanishni ifodalash oson, bu foto-EMF ga teng:

Fotogenerator rejimida ishlaydigan fotodiodlar ko'pincha quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan quvvat manbalari sifatida ishlatiladi.

Fotodiod yoki fotokonversion ish rejimida tashqi energiya manbai fotodiod bilan ketma-ket ulanadi va diodani teskari yo'nalishda yo'naltiradi (5.12-rasm).

8.8-rasm. Fotodiod rejimida ishlash uchun fotodiodni almashtirish sxemasi

Yorug'lik oqimi bo'lmaganida va fotodiod orqali berilgan teskari kuchlanish ta'sirida qorong'u deb ataladigan odatdagi dastlabki teskari oqim I o oqadi. Qorong'u oqim minimal yorug'lik oqimini cheklaydi. Fotodiod yoritilganda, yorug'lik kvantlari qo'shimcha ravishda yarimo'tkazgichning valentlik bog'lanishidan elektronlarni tortib oladi va shu bilan p - n birikmasi orqali ozchilik zaryad tashuvchilar oqimini ko'paytiradi. Fotodiodga tushadigan yorug'lik oqimi qanchalik baland bo'lsa, to'siq qatlami yaqinidagi ozchilik zaryad tashuvchilarning kontsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi va tashqi manbaning kuchlanishi va yorug'lik oqimi bilan aniqlangan fototok shunchalik yuqori bo'ladi.

To'g'ri tanlangan yuk qarshiligi R n va quvvat manbaining kuchlanishi bilan ushbu oqim faqat qurilmaning yoritilishiga bog'liq bo'ladi va qarshilikdagi kuchlanish pasayishi foydali signal deb hisoblanishi mumkin.

Fotodiod rejimi yuqori sezgirlik, optik nurlanishning katta dinamik diapazoni va yuqori javob tezligi bilan ajralib turadi (p - n o'tishining to'siq qobiliyati pasayadi). Fotodiod ishlash rejimining kamchiliklari haroratga bog'liq bo'lgan yuqori quyuq oqimdir.