Ki sa ki se yon fotodyode? (pati 1)

Photodiodese yon aparèy semi-conducteurs ki konvèti limyè nan aktyèl, ak ant kouch p (pozitif) ak n (negatif) kouch, gen yon kouch intrinsèque. Yon fotodyode resevwa enèji limyè kòm yon opinyon pou pwodui yon kouran elektrik. Photodiodes yo konnen tou kòm fotodetektè, detèktè fotoelektrik oswa detektè limyè.

Fotodyòd la opere nan kondisyon patipri ranvèse, se sa ki, bò P nan fotodyod la konekte ak elektwòd negatif batri a (oswa ekipman pou pouvwa), epi N-bò a konekte ak elektwòd pozitif batri a. Materyèl fotodiode tipik yo se Silisyòm, Jèmanyòm, Endyòm Galyòm Asenide Fosfid, ak Endyòm Galyòm Asenide.

Anndan, fotodyòd la gen yon filtè limyè, lantiy entegre, ak zòn sifas yo. Lè sifas fotodyòd la ogmante, tan repons lan diminye. Trè kèk fotodyod sanble limyè-emisyon dyod (LEDs). Li gen de tèminal, jan yo montre anba a. Tèminal ki pi piti a sèvi kòm katod a ak tèminal ki pi long la sèvi kòm anod la.

Senbòl fotodyòd la sanble ak senbòl ki ap dirije a, men flèch la pwen andedan olye pou yo deyò nan ki ap dirije a. Imaj ki anba a montre senbòl fotodyòd la.

1. Prensip Photodiode

Photodiodes travay lè yo kreye yon pè twou elèktron lè yon foton enèjik frape dyod la. Mekanis sa a konnen tou kòm efè fotoelektrik entèn la. Si absòpsyon rive nan junction nan rejyon appauvrissement, transpòtè yo retire nan junction a pa jaden elektrik entèn nan rejyon an appauvrissement.

Anjeneral, lè limyè eklere junction PN a, lyen kovalan an iyonize. Sa a kreye twou ak pè elèktron. Se fotokouran an pwodwi akòz jenerasyon pè elèktron-twou. Lè foton ak enèji ki pi gran pase 1.1eV frape dyod la, pè elèktron-twou yo fòme. Lè foton an antre nan rejyon an rediksyon nan dyod la, li frape atòm nan ak gwo enèji. Sa a rezilta nan liberasyon elektwon nan estrikti atomik la. Lè elektwon yo lage, elektwon gratis ak twou yo kreye.

An jeneral, elektwon yo gen yon chaj negatif ak twou yo gen yon chaj pozitif. Enèji apovri pral gen yon jaden elektrik entegre. Akòz jaden elektrik sa a, pè elèktron-twou a byen lwen junction PN a. Kidonk, twou yo deplase nan direksyon anod la ak elektwon yo deplase nan direksyon katod la pou pwodui yon fotokouran.

Entansite absòpsyon foton ak enèji foton yo pwopòsyonèl youn ak lòt. Mwens enèji foto a genyen, plis li absòbe. Tout pwosesis sa a rele efè fotoelektrik entèn.

Eksitasyon intrinsèques ak eksitasyon extrinsèques se de metòd eksitasyon foton. Pwosesis eksitasyon intrinsèques la rive lè elektwon nan gwoup valens la eksite pa foton nan gwoup kondiksyon an.

2. Travay kous fotodyode la

Photodiodes travay sitou nan twa mòd diferan, ki se:

(1) Mòd fotovoltaik

(2) Mòd fotokondiktif

(3) mòd Dyòd lavalas

(1) Mòd fotovoltaik

Mòd sa a rele tou mòd zewo patipri. Mòd sa a pi pito lè fotodiod yo ap opere nan aplikasyon pou ba-frekans ak aplikasyon pou limyè nivo super-enèji. Lè flash la frape fotodyòd la, li kreye yon vòltaj. Vòltaj ki kapab lakòz la pral gen yon seri dinamik piti anpil epi li pral gen karakteristik ki pa lineyè. Lè fotodyode la configuré ak OP-AMP nan mòd sa a, chanjman nan tanperati a pral piti anpil.

(2) Mòd fotokondiktif

Nan mòd sa a, fotodyòd la pral opere nan kondisyon patipri ranvèse. Katod la pozitif ak anod la negatif. Kòm ogmante vòltaj la ranvèse, lajè a nan kouch nan appauvrissement ogmante tou. Kòm yon rezilta, tan repons lan ak kapasite junction ap redwi. Kontrèman, mòd operasyon sa a rapid epi li jenere bri elektwonik.

(3) mòd Dyòd lavalas

Dyòd lavalas yo fonksyone nan kondisyon segondè patipri ranvèse, ki pèmèt pann lavalas miltipliye nan chak pè elektwon-twou ki pwodui pa elektrisite foto. Rezilta a se benefis entèn fotodyode a, ki tou dousman ogmante repons aparèy la.

(4) sikwi fotodyòd

Dyagram sikwi fotodyòd la montre anba a. Ka sikwi a dwe konstwi ak yon rezistans 10k ak fotodyode. Yon fwa fotodiode a remake limyè a, li pèmèt kèk kouran pase nan li. Sòm aktyèl la apwovizyone nan dyod la ka pwopòsyonèl ak sòm total limyè a obsève nan dyod la.

3. Konekte fotodyòd la nan kous ekstèn lan

Fotodyòd la opere nan yon sikwi ranvèse. Anòd la konekte ak tè sikwi a epi katod la konekte ak vòltaj ekipman pozitif nan kous la. Lè eklere pa limyè, yon kouran elektrik koule soti nan katod a nan anod la.

Lè fotodiod yo itilize ak yon kous ekstèn, yo konekte ak yon ekipman pou pouvwa nan kous la. Kouran an ki te pwodwi pa fotodyòd la pral piti anpil. Valè aktyèl sa a pa ase pou kondwi aparèy elektwonik la. Se poutèt sa, lè yo konekte ak yon ekipman pou pouvwa ekstèn, li bay plis kouran nan kous la. Se konsa, batri a itilize kòm yon sous pouvwa. Sous batri a ede ogmante valè aktyèl la, kontribye nan pi bon pèfòmans nan aparèy ekstèn.

4. Photodiode manifakti pwosesis

Materyèl fotodyode

Materyèl yon fotodyode detèmine anpil nan karakteristik li yo. Karakteristik kle a se vag limyè a fotodyode reponn a, ak lòt la se nivo bri a, tou de ki lajman depann sou materyèl ki te itilize nan photodiode a.

Diferan repons a longèdonn yo rive akòz itilizasyon materyèl diferan paske sèlman foton ki gen ase enèji pou eksite elektwon nan espas sa a nan bann materyèl la pwodui enèji siyifikatif pou jenere aktyèl la nan fotodyode la.

Pandan ke sansiblite nan longèdonn nan materyèl la trè enpòtan, yon lòt paramèt ki ka gen yon enpak siyifikatif sou pèfòmans nan fotodyod la se nivo a bri pwodwi.

Akòz pi gwo diferans gwoup yo, fotodiod Silisyòm pwodui mwens bri pase fotodiod germanium. Sepandan, gen tou yon bezwen konsidere longèdonn fotodyode ki nesesè yo, epi yo dwe itilize fotodyode germanium pou longèdonn ki pi long pase apeprè 1000 nm.

Ale nan Pati 2 pou aprann plis.

Enfòmasyon pou kontakte:

Si ou gen nenpòt lide, santi yo lib pou pale ak nou. Kèlkeswa kote kliyan nou yo ye ak ki kondisyon nou yo ye, nou pral swiv objektif nou yo bay kliyan nou yo bon jan kalite segondè, pri ki ba, ak pi bon sèvis la.