Тошкент ахборот технологиялари университети оптик алоқа тизимлари

6-МАЪРУЗА


ОПТИК АЛОҚА ТИЗИМЛАРИНИНГ ФОТОҚАБУЛ ҚИЛГИЧЛАРИ


Режа:

6.1. Фотоқабул қилгичларнинг иш принципи ва уларга қўйиладиган талаблар.

6.2. Фотоқабул қилгичларнинг характеристика ва параметрлари.
6.3. Фотоқабулқилгичларнинг турлари. p-i-n фотодиодлар, кўчкили фотодиодлар.
6.4. Қабул қилувчи оптик модул.


6.1. Фотоқабул қилгичларнинг иш принципи ва уларга қўйиладиган талаблар

Кириш оптик сигналларни электр сигналларига айлантириш учун фотоқабулқилгичлар қўлланилади. Сўнг бу сигналлар фотоқабулқилгични электр қурилмаларида кучайтирилади ва қайта ишланади. Бу мақсадлар учун қўлланиладиган фотоқабулқилгичлар талаб этиладиган полоса кенглигига, динамик диапазонга, сезгирликка, тола билан пухта боғланиш учун етарли ўлчамга эга бўлиши, ташқи муҳит ўзгаришларига сезгир бўлмаслиги, хизмат муддати эса юқори бўлиши керак. Бу талабларга ярим ўтказгичли фотодиодлар (ФД) тўлиқроқ жавоб беради.

ОА тизимларида ярим ўтказгичли фотодиодларнинг p-i-n ФД ва кўчкисимон ФД турлари кенг тарқалган.

Ярим ўтказгичли ФД иши ички фотоэффектга асосланган бўлиб, бунда ёруғлик фотонини ютилишидан янги заряд ташувчи жуфтликлари-электрон ва коваклар ҳосил бўлади. Яъни фотон атом бўлиб ютилиб, электронларни қўзғатади ва электронларни валентлик зонасидан ўтказувчанлик зонасига ўтказади. Бу ўтишлар электр сигналларни шаклланишига шароит яратади.

Агар аралашма материалли р- ва n-турдаги ярим ўтказгичлар бирлаштирилса, электронлар диффузияси р-турдаги ярим ўтказгичда, коваклар диффузияси эса n-турдаги ярим ўтказгичда юз беради. Бунда контакт майдон заряд ташувчилари кам бўлган, жуда ингичка актив қатлам ҳосил бўлади. Ярим ўтказгичларга (6.1-расм) контакт диффузион майдон Е_диф йўналишига мос келадиган ташқи электр майдон Е_таш берилганда актив соҳа кенгаяди. Бу p-n ÿтишнинг тескари силжиш ҳолатига мос келади [4].
Тескари силжишли р-n-ўтишга h× энергияли фотонлар уч ҳолатда ютилиб, электрон-ковак жуфтлигини ҳосил қилиши мумкин:
1. актив соҳада ютилиш;
2. р-соҳада ютилиш;
3. n-соҳада ютилиш.

6.1-расм. Ярим ўтказгич фотодиоднинг ишлаш принципи.

Биринчи ҳолатда электрон-ковак жуфтлиги актив соҳада ҳосил бўлади ва кучли электр майдон таъсири натижасида жуфтликлар бўлиниб, электронлар n-соҳага, коваклар р-соҳага ҳаракат қилади. Ташувчиларни ҳаракати натижасида R_ю-юклама қаршилигидан электр токи оқиб ўтади.

Иккинчи ва учинчи ҳолатларда электрон-ковак жуфтлиги р-ва n-соҳаларда ҳосил бўлади. Бу соҳаларда электр майдон амалда мавжуд эмас, натижада ташувчиларни ўтишга ҳаракати асосан фақатгина диффузия ҳисобига бўлиши мумкин. Агар p-n-ўтишгача бўлган масофа диффузия узунлигидан катта бўлса, унда актив соҳага боришга улгуриб етмай, ҳосил бўлган жуфтликлар рекомбинацияланиб бўлади. Агар бу масофа кичик бўлса, катта эҳтимоллик билан жуфтликлар актив соҳага етиб боради ва кучли электр майдон таъсирида бўлинади ва электрон (ёки ковак) тезда актив соҳа орқали бошқа соҳага қараб ҳаракат қилади. Бунда ҳам R_ю орқали оқиб ўтувчи электр токи ҳосил бўлади.