Ορισμός: Μια συσκευή ημιαγωγών που ανιχνεύει φως με δομή p-n ή p-i-n. Οι φωτοδίοδοι χρησιμοποιούνται συχνά ως φωτοανιχνευτές. Τέτοιες συσκευές περιέχουν μια διασταύρωση p-n και συνήθως έχουν ένα εγγενές στρώμα μεταξύ των στρωμάτων n και p. Οι συσκευές με εγγενή στρώματα ονομάζονταιΦωτοδίοδοι τύπου PIN. Το στρώμα εξάντλησης ή το εγγενές στρώμα απορροφά το φως και δημιουργεί ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, τα οποία συμβάλλουν στο φωτορεύμα. Σε ένα ευρύ φάσμα ισχύος, το φωτορεύμα είναι αυστηρά ανάλογο με την απορροφούμενη ένταση φωτός. Τρόπος λειτουργίας Οι φωτοδίοδοι μπορούν να λειτουργήσουν σε δύο διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας: Φωτοβολταϊκός τρόπος λειτουργίας: Παρόμοια με ένα ηλιακό στοιχείο, η τάση που παράγεται από αφωτοδίοδοςπου ακτινοβολείται από το φως μπορεί να μετρηθεί. Ωστόσο, η σχέση μεταξύ τάσης και οπτικής ισχύος είναι μη γραμμική και το δυναμικό εύρος είναι σχετικά μικρό. Και δεν μπορεί να φτάσει σε κορυφαίες ταχύτητες. Λειτουργία φωτοαγώγιμου: Σε αυτό το σημείο εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στη δίοδο (δηλαδή, η δίοδος είναι μη αγώγιμη σε αυτήν την τάση απουσία προσπίπτοντος φωτός) και μετράται το φωτορεύμα που προκύπτει. (Αρκεί να διατηρηθεί η τάση κοντά στο 0.) Η εξάρτηση του φωτορεύματος από την οπτική ισχύ είναι πολύ γραμμική και το μέγεθός του είναι έξι τάξεις μεγέθους ή περισσότερο από την οπτική ισχύ, π.χ. για ένα πυρίτιο p-i-n με ενεργή περιοχή αρκετών mm2 Για τις φωτοδίοδοι, η τελευταία κυμαίνεται από λίγα νανοβάτ έως δεκάδες milliwatts. Το μέγεθος της αντίστροφης τάσης δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στο φωτορεύμα και έχει ασθενή επίδραση στο σκοτεινό ρεύμα (ελλείψει φωτός), αλλά όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο πιο γρήγορη είναι η απόκριση και τόσο πιο γρήγορα θερμαίνεται η συσκευή. Οι κοινοί ενισχυτές (που ονομάζονται επίσης ενισχυτές transimpedance) χρησιμοποιούνται συχνά για την προενίσχυση των φωτοδιόδων. Αυτός ο ενισχυτής διατηρεί την τάση σταθερή (π.χ. κοντά στο 0 ή κάποιο ρυθμιζόμενο αρνητικό αριθμό) έτσι ώστε η φωτοδίοδος να λειτουργεί σε φωτοαγώγιμη λειτουργία. Και οι ενισχυτές ρεύματος έχουν γενικά καλές ιδιότητες θορύβου και η ευαισθησία και το εύρος ζώνης του ενισχυτή μπορούν να εξισορροπηθούν καλύτερα από έναν απλό βρόχο που αποτελείται από μια αντίσταση και έναν ενισχυτή τάσης. Ορισμένες εμπορικές ρυθμίσεις ενισχυτών χρησιμοποιούν πολλές διαφορετικές ρυθμίσεις ευαισθησίας για να κάνουν την ισχύ μέτρησης πολύ ευέλικτη στο εργαστήριο, ώστε να έχετε μεγάλο δυναμικό εύρος, χαμηλό θόρυβο, ορισμένες έχουν ενσωματωμένες οθόνες, ρυθμιζόμενη τάση πόλωσης και μετατόπιση σήματος, δυνατότητα ρύθμισης φίλτρων , και τα λοιπά. Υλικό ημιαγωγών: Τα τυπικά υλικά φωτοδιόδων είναι: Πυρίτιο (Si): μικρό σκοτεινό ρεύμα, γρήγορη ταχύτητα, υψηλή ευαισθησία στο εύρος 400-1000nm (υψηλότερο στην περιοχή 800-900nm). Γερμάνιο (Ge): υψηλό σκοτεινό ρεύμα, αργή ταχύτητα λόγω μεγάλης παρασιτικής χωρητικότητας, υψηλή ευαισθησία στο εύρος 900-1600nm (υψηλότερη στην περιοχή 1400-1500nm). Φώσφορος αρσενιούχου γάλλιου ινδίου (InGaAsP): Ακριβό, χαμηλό σκοτεινό ρεύμα, γρήγορη, υψηλή ευαισθησία στην περιοχή 1000-1350 nm (το υψηλότερο στην περιοχή 1100-1300 nm). Αρσενίδιο γαλλίου ινδίου (InGaAs): Ακριβό, χαμηλό σκοτεινό ρεύμα, γρήγορη, υψηλή ευαισθησία στην περιοχή 900-1700 nm (υψηλότερο στην περιοχή 1300-1600 nm) Το εύρος μήκους κύματος που περιγράφεται παραπάνω μπορεί να ξεπεραστεί πολύ εάν χρησιμοποιηθεί ένα μοντέλο με ευρύτερη φασματική απόκριση. βασικές ιδιότητες: Οι πιο σημαντικές ιδιότητες τουφωτοδίοδοιείναι: Η απόκριση, η οποία είναι το φωτορεύμα διαιρούμενο με την οπτική ισχύ, σχετίζεται με την κβαντική απόδοση και εξαρτάται από το μήκος κύματος Ενεργή περιοχή, δηλαδή περιοχή ευαίσθητη στο φως. Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα (συνήθως περιορίζεται από τα φαινόμενα κορεσμού). Σκοτεινό ρεύμα (υπάρχει σε λειτουργία φωτοαγώγιμης λειτουργίας, πολύ σημαντικό για την ανίχνευση πολύ χαμηλών εντάσεων φωτός). Η ταχύτητα, ή το εύρος ζώνης, σχετίζεται με τους χρόνους ανόδου και πτώσης και επηρεάζεται από τη διαπερατότητα.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
