Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarning asosiy parametrlarini hisoblash

TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARIDA QO’LLANILADIGAN
FOTOQABULQILGICHLARNING ASOSIY PARAMETRLARINI HISOBLASH
3.1. Mashg’ulotning maqsadi
Fotoqabulqilgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlarini o’rganish, ularni hisoblash usullarini o’zlashtirish.
3.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash
Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlariga oid o’quv materiallari o’rganildi. p-i-n fotodiodi va ko’chkili fotodiodlarning parametrlarini hisoblash bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.
3.6. Nazariy qism
1. Yorug’lik nurlanishi ta’sirida fotodiodda hosil bo’ladigan fototok quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:
I_f=q(1-æ)αh N_f =q(1-æ) αhP_nurl/hn,  (3.1)
bu yerda q – elektron zaryadi, q = 1,6*10^-19 Kl;
æ - fotodiodning yorug’likka sezgir sirti yuzasining qaytarish koeffisiyenti;
α – fotodiod sirtiga tushgan yorug’lik nurlanishining uning hajmida yutilgan ulushini ko’rsatuvchi, son qiymati birdan kichik bo’lgan o’lchamsiz kattalik;
h - fotodiodda sodir bo’ladigan fotoelektrik o’zgarishlarning samaradorligini ifodalovchi kattalik. Kvant samaradorligi deb ataladigan bu kattalik fotodiod sirtiga tushgan bitta foton xisobiga hosil bo’ladigan elektron – kovak juftlarining o’rtacha sonini ko’rsatadi:
h=N_{e – k}/N_{f .} (3.2)
Fotodiodda yutilgan fotonlar ta’sirida hosil bo’lgan elektron-kovak juftlarining barchasi ham hajmiy zaryad sohasiga yetib kelolmasligini va fototok hosil bo’lishida ishtirok etmasligini e’tiborga olinsa, bu kattalikning son qiymati 1 dan kichik bo’ladi (yuqori sifatli kremniyli fotodiodning kvant samaradorligi 0,8 ga yetishi mumkin).
N_f = R_nurl/hn - fotodiod sirtiga vaqt birligi ichida tushayotgan fotonlar soni;
R_nurl- fotodiod sirtiga tushayotgan nurlanishning quvvati;
hn - fotonlar energiyasi;
h – Plank doimiysi, 6,62×10^-34 Dj×s;
n- yorug’lik chastotasi.
2. Fotoqabulqilgichlarning, jumladan, fotodiodning tok bo’yicha sezgirligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

. (3.3)

Bu kattalik fotodiod orqali oqib o’tadigan tokning (uning asosiy qismini fototok tashkil etadi) fotodiod sirtiga tushayotgan yorug’lik quvvatiga nisbatini ko’rsatadi.

Fotoqabulqilgich (fotodiod) ning integral sezgirligi
(3.3¢)

va spektral sezgirligi

(3.3¢¢)
ni farqlaydilar.
(3.1) ifodani e’tiborga olsak, fotodiodning spektral sezgirligi uchun quyidagi munosabatga kelamiz:
. (3.4)
n=S₀/l ekanligini hisobga olsak va to’lqin uzunligi l ni mkm larda o’lchasak, bu ifodani quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:
(3.4¢)
(3.4¢) ifodadan ko’rinadiki, fotodiodning spektral sezgirligi æ, α va h kattaliklarining qiymatiga bog’liq. æ- kattalikning qiymati qanchalik kichik hamda α va h kattaliklarning qiymatlari qanchalik katta bo’lsa, fotodiodning sezgirligi shunchalik katta bo’ladi.
Ushbu ifodadan, birinchi qarashda yorug’likning to’lqin uzunligi l ni oshirish yo’li bilan sezgirlik qiymatini istalgancha oshirish mumkindek ko’rinadi. Biroq fotonlar energiyasi 
hn≥DW^fd_m.e.s (3.5)
munosabatni qanoatlantirish zarurligini e’tiborga olsak (bu ifodada DW^fd_m.e.s– fotodiod tayyorlangan yarim o’tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligi) to’lqin uzunligining qiymati
(3.5¢)
uy harorati sharoitida kremniyli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s=1,12 eV) ~ 1,1 mkm, germaniyli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s =0,72 eV) ~ 1,72 mkm, InGaAsP yarim o’tkazgichli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s=0,8 eV) ~ 1,55 mkm qiymat bilan cheklanganligi ma’lum bo’ladi.
3. Yorug’lik manbatidan tarqalayotgan va optik tola bo’ylab fotoqabulqiligich sirtiga tushayotgan nurlanish quvvatining o’rtacha qiymati quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:
(3.6)
4. Yorug’lik nuralanishi fotoqabulqilgich - fotodiod sirtiga tushib, unda elektron kovak juftlarini generasiyalashi va fototok hosil qilishi uchun uning tarqibidagi fotonlar energiyasi quyidagi shartni qanoatlantirish zarur:
. (3.7)
Agar yorug’lik manbai uchun

munosabat o’rinli ekanligini e’tiborga olsak, fotoqabulqilgichning yorug’lik manbai bilan spektral jihatdan muvofiqligini ifodalovchi (3.7) munosabat quyidagi ko’rinishni oladi:
DW^fd_m.e.sYoM_m.e.s. (3.8)