|
2.3) Fotodiod, uningtuzilishi, ish mexanizmi, xarakteristikalari vaparametrlar
Ma’lumki, teskari yo'nalishda qo‘yilgan kuchlanish ta’sirida p-n o‘tish kengayib, undagi elektr maydoni kuchlanganligi ortadi. Agar shunday holatdagi p-n o'tishning energiyasi yarimo‘t- kazgichning man etilgan energetik sohasi kengligidan katta bo'lgan fotonlar bilan yoritilsa, unda va unga yondosh qatlamda qo‘shimcha elektron-kovak juftlari generatsiyalanadi.
Bu jarayonda hosil bo‘lgan erkin elektronlar va kovaklar p-n o‘tishning ichki elektr maydonida qarama-qarshi yo‘nalishda harakat qilib, qo‘shimcha tok fototok hosil qiladi. Yorug‘lik ta’sirida vujudga kelgan bu tokning qiymati yarimo‘tkazgichli dioddan teskari yo‘nalishda oqib o'tadigan odatiy to‘yinish tokidan bir necha tartibga katta bo‘ladi (4.1-rasm).
Ish prinsipi teskari yo ‘nalishda ulangan p-n o ‘tishdan oqib o ‘tadigan tok kuchini yorug‘lik ta'sirida boshqarishga asoslangan yarimo ‘tkazgichli diodlar fotodiodlar deb ataladi.
4.2- rasmda fotodiodning shartli belgilanishi, tuzilishi va qo‘llanish sxemasi keltirilgan ko‘rinishga ega.
Germaniy yoki kremniy yarimo‘tkazgichidan yassi qatlamli yoki qotishmali texnologiya bo‘yicha tayyorlangan asbob yuza sirti shisha qatlam bilan qoplangan metall qobiqqa joylashtiriladi.
4.3- a rasmda fotodiodning yorug‘lik oqimining turli qiymatlariga mos kelgan volt-amper xarakteristikalari oilasi keltirilgan.
Bu xarakteristikalarning ko‘rinishi bipolar tranzistoming chi- qish xarakteristikalari oilasini eslatadi. Yorug‘lik oqimi tushmagan (0 = 0 ) boshlang‘ich holda fotodioddan teskari yo‘nalishdagi odatiy
kichik qiymatli to‘yinish toki oqib o‘tadi. Uni fotodiodning qorong‘ulik toki deb ataladi. Yorug'lik oqimining ta'sirida dioddan oqib o‘tadigan tok ortadi va xarakteristika yuqoriga — tokning katta qiymatlari tomon siljiydi. Yorug‘lik oqimi qanchalik katta bo‘lsa, fototok ham shunchahk katta bo‘ladi. Yorug'lik oqimining turh qiymatlariga tegishh xarakteristikalar teskari yo‘nalishda qo'yilgan kuchlanish qiymatlarining keng oralig‘ida deyarli o‘zgarmay qoladi. Faqat kuchlanishning birmuncha katta qiymatlaridagina fototok- ning biroz ortishi kuzatiladi. Kuchlanishning muayyan C/tcsk qiymatida esa, elektr teshilishi hodisasi sababh fototokning keskin ortishi yuz beradi (xarakteristikalaming uzlukh bo‘laklariga qarang).
Shunday qilib, ishchi rejimda (xarakteristikalarning uzluksiz bo‘laklarida) fotodioddan ikki tashkil etuvchidan iborat to‘liq tok oqib o‘tadi:
bunda I[q] — qorong'ilik toki;
I[f] — fototok.
To‘liq tokning bu tashkil etuvchilari quyidagi miqdoriy mu- nosabatlar bilan aniqlanali:
bunda pn va np lar mos ravishda fotodiodning n va p soha- laridagi noasosiy zaryad tashuvchilar — kovaklar va elektronlaming konsentratsiyasi;
— Dp va Dn lar — zaryad tashuvchilar — kovaklar va elektron- laming diffuziya koeffitsiyenti;
— Lp va Ln lar — zaryad tashuvchilar — kovaklar va elektronlarning diffuziya uzunligi;
— s — fotodiodning p-n o‘tish tekisligidagi ko'ndalang kesimi yuzasi;
— X — fotodiod sirtining yomg‘lik oqimini aks ettirish koeffit- siyenti;
— a — yorug‘lik oqimining fotodiodda yutilgan ulushini ifodalovchi o‘lchamsiz koeffitsiyent;
— B — fotodiodda sodir bo‘ladigan fotoelektrik o‘zgarishlaming samaradorligini ifodalovchi koeffitsiyent. Fotodiodlarda har bir foton eng ko‘pi bilan bitta elektron-kovak jufti hosil qilgani uchun B — N e.-k / 7Vf munosabat bilan aniqlanadigan bu kattalikning son qiymati birdan kichik bo‘ladi;
Ф va Pnur lar mos ravishda fotodiod sirtiga tushayotgan yomg‘hk oqimi va uning quwati.
(4.8) munosabatdan ko'rinadiki, yomg'lik oqimining ortishi fototokning unga proporsional tarzda ortishiga olib keladi.
4.3-b rasmda fotodiodning teskari yo‘nalishda qo'yilgan kuch- lanishning berilgan qiymatlarida undan oqib o'tuvchi tok kuchi va yorug‘lik oqimi orasidagi bogTanishni ifodalovchi energetik xarakteristikalari aks ettirilgan. Bu xarakteristikalar to‘g‘ri chiziqli ko‘rinishga ega va ularning holati kuchlanishning qiymatlariga deyarli bogTiq emas.
Fotodiodlarning integral sezgirligi bir necha o‘ndan bir A/W larni tashkil etadi. Bu parametrning qiymati yorug'lik nurining to‘lqin uzunligiga bog'liq va turli yarimo‘tkazgichlar uchun to'lqin uzunligining muayyan qiymatlarida eng katta qiymatga erishadi (4.4-a rasm).
Fotodiodlar katta tezkorlikka ega bo‘lgan fotoqabulqilgichlardan hisoblanadi. Ular bir necha yuz megagerslargacha chastotalarda ishlaydi. Fotodiodga qo‘yiladigan kuchlanishning qiymatlari 10— 30 V oraliqda yotadi. Qorong'ilik tokining qiymati germaniyli fotodiodlar uchun 10—20 mkA dan, kremniyli fotodiodlar uchun esa 1—2 mkA dan oshmaydi. Ulardan yorug‘lik ta'sirida oqib o'tadigan tokning qiymati bir necha yuz mikroamperlarni tashkil etadi. Keyingi paytlarda murakkab tarkibli yarimo‘tkazgichlardan infraqizil nurlanishiga sezgir bo‘lgan fotodiodlar ishlab chiqilgan.
Ko'pchilik fotodiodlar yassi qoplamli texnologiya bo'yicha (ayyorlanadi.
Fotodiodlar boshqa xil fotoqabulqilgichlarga o'xshab, integral sezgirlik S m, monoxromatik sezgirlik Sx, chegaraviy chastota fChCg, qorong‘ilik toki Ik, solishtirma bo‘sag‘a oqimi 0 Cheg’ bo‘sag‘a payqash qobiliyati D kabi parametrlar bilan tavsiflanadi. Bundan tashqari, odatiy ishchi kuchlanish £4hchi va teskari yo‘nalishda qo‘yiladigan kuchlanishning ruhsat etilgan qiymati ££nax.ishchi ham fotodiodning parametrlaridan hisoblanadi. Fotodiodlarning bir necha turlari mavjud: p-n o‘tishli fotodiod, p-i-n tuzilishli fotodiod, geteroo‘tishli fotodiod (ya’ni, turli xil yarimo‘tkazgichlar orasidagi p-n o‘tish asosidagi fotodiod), metall va yarimo‘tkazgich orasidagi kontaktdan foydalanishga asoslangan Shottki fotodiodi, ko'chkili fotodiod shular jumlasidandir.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
