Cad é Fótadiode? (Cuid 1)

FótadiodeIs gléas leathsheoltóra é a thiontaíonn solas go sruth, agus idir na sraitheanna p (dearfach) agus n (diúltach), tá ciseal intreach ann. Faigheann fóta-óid fuinneamh solais mar ionchur chun sruth leictreach a tháirgeadh. Tugtar fóta-bhraiteadóirí, braiteoirí fótaileictreacha nó brathadóirí solais ar fhótaileictreacha freisin.

Feidhmíonn an photodiode faoi choinníollacha claonta droim ar ais, is é sin, tá taobh P an photodiode ceangailte le leictreoid dhiúltach na ceallraí (nó an soláthar cumhachta), agus tá an N-taobh ceangailte le leictreoid dhearfach na ceallraí. Is iad na hábhair fóta-óid tipiciúla ná sileacain, gearmáiniam, fosfíd arsenide ghailliam indium, agus arsainíd ghailliam indium.

Taobh istigh, tá scagaire solais, lionsa ionsuite, agus achar dromchla ag an bhfótadiode. Nuair a mhéadaítear achar dromchla an photodiode, laghdaítear an t-am freagartha. Is beag fóta-óid a bhíonn cosúil le dé-óidí astaithe solais (LEDs). Tá dhá chríochfort aige, mar a thaispeántar thíos. Feidhmíonn an críochfort níos lú mar an chatóid agus feidhmíonn an críochfort níos faide mar anóid.

Tá siombail an fhótadiode cosúil le siombail an LED, ach pointí saighead taobh istigh seachas taobh amuigh sa LED. Taispeánann an íomhá thíos siombail an fhótaióid.

1. Prionsabal photodiode

Oibríonn fóta-óid trí phéire poll leictreoin a chruthú nuair a bhuaileann fótón fuinniúil an dé-óid. Tugtar an éifeacht fhótaileictreach inmheánach ar an meicníocht seo freisin. Má tharlaíonn ionsú in acomhal an réigiúin ídiú, baintear na hiompróirí as an acomhal ag an réimse leictreach inmheánach sa réigiún ídiú.

De ghnáth, nuair a bhíonn solas ag soilsiú an t-acomhal PN, tá an banna comhfhiúsach ianaithe. Cruthaíonn sé seo poill agus péirí leictreon. Gintear an fótavoltach mar gheall ar ghiniúint péirí leictreon-poll. Nuair a bhuaileann fótóin le fuinneamh níos mó ná 1.1eV an dé-óid, cruthaítear péirí leictreon-phoill. Nuair a théann an fótón isteach i réigiún ídiú an dé-óid, buaileann sé an t-adamh le fuinneamh ard. Mar thoradh air seo scaoiltear leictreoin ón struchtúr adamhach. Nuair a scaoiltear leictreoin, cruthaítear leictreoin in aisce agus poill.

Go ginearálta, tá lucht diúltach ag leictreoin agus tá muirear dearfach ag poill. Beidh réimse leictreach ionsuite ag fuinneamh ídithe. Mar gheall ar an réimse leictreach seo, tá an péire leictreon-poll i bhfad ar shiúl ón acomhal PN. Mar sin, bogann na poill i dtreo an anóid agus bogann na leictreoin i dtreo an chatóid chun fóta-shruth a tháirgeadh.

Tá déine ionsú fótóin agus fuinneamh fótóin comhréireach lena chéile. Dá lú fuinnimh atá sa ghrianghraf, is amhlaidh is mó a ionsúnn sé. Tugtar an éifeacht fhótaileictreach inmheánach ar an bpróiseas iomlán seo.

Tá excitation intreach agus excitation eistreach dhá mhodh excitation fótóin. Tarlaíonn an próiseas excitation intreach nuair a sceitear leictreoin sa bhanda valence ag fótóin chuig an mbanda seolta.

2. Ciorcad oibre an photodiode

Oibríonn fótadiodes go príomha i dtrí mhodh éagsúla, is iad sin:

(1) Mód fótavoltach

(2) Mód Photoconductive

(3) mód dé-óid Maoile

(1) Mód fótavoltach

Tugtar modh laofachta nialasach ar an modh seo freisin. Is fearr an modh seo nuair a bhíonn fótadiodes ag feidhmiú in iarratais íseal-minicíochta agus feidhmchláir solais leibhéal sárfhuinnimh. Nuair a bhuaileann an splanc an fóta-óid, cruthaíonn sé voltas. Beidh raon dinimiciúil an-bheag ag an voltas mar thoradh air agus beidh tréithe neamhlíneacha aige. Nuair a bheidh an photodiode cumraithe le OP-AMP sa mhodh seo, beidh an t-athrú teochta an-bheag.

(2) Mód Photoconductive

Sa mhodh seo, oibreoidh an fótadiode faoi choinníollacha claonta droim ar ais. Tá an chatóid deimhneach agus tá an anóid diúltach. De réir mar a mhéadaíonn an voltas droim ar ais, méadaíonn leithead an chiseal ídithe freisin. Mar thoradh air sin, laghdófar an t-am freagartha agus an toilleas acomhal. I gcodarsnacht leis sin, tá an modh oibríochta seo go tapa agus gineann sé torann leictreonach.

(3) mód dé-óid Maoile

Feidhmíonn dé-óid Avalanche faoi choinníollacha ard-laofachta droim ar ais, rud a fhágann gur féidir miondealú maolán a mhéadú go dtí gach péire poll leictreon a tháirgtear trí ghrianghrafadóireacht. Is é an toradh ná gnóthachan inmheánach an photodiode, rud a mhéadaíonn freagra an fheiste go mall.

(4) ciorcad Photodiode

Taispeántar thíos léaráid chiorcaid an fhótai-óid. Is féidir an ciorcad a thógáil le friotóir 10k agus le fóta-óid. Nuair a thugann an fóta-óid an solas faoi deara, ligeann sé do roinnt sruth dul tríd. Is féidir suim an tsrutha a sholáthraítear tríd an dé-óid a bheith comhréireach le suim an tsolais a bhreathnaítear tríd an dé-óid.

3. Ceangail an fótadiode leis an gciorcad seachtrach

Feidhmíonn an fótadiode i gciorcad droim ar ais. Tá an anóid ceangailte leis an talamh ciorcad agus tá an catóide ceangailte le voltas soláthair dearfach an chuaird. Nuair a bhíonn sé soilsithe ag solas, sreabhann sruth leictreach ón gcatóid go dtí an anóid.

Nuair a úsáidtear fótadiodes le ciorcad seachtrach, tá siad ceangailte le soláthar cumhachta sa chiorcad. Beidh an sruth a ghineann an photodiode an-bheag. Ní leor an luach reatha seo chun an gléas leictreonach a thiomáint. Dá bhrí sin, nuair a bhíonn siad ceangailte le soláthar cumhachta seachtrach, soláthraíonn sé níos mó reatha don chiorcad. Mar sin úsáidtear an ceallraí mar fhoinse cumhachta. Cuidíonn foinse na ceallraí an luach reatha a mhéadú, ag cur le feidhmíocht níos fearr feistí seachtracha.

4. Próiseas déantúsaíochta photodiode

Ábhar photodiode

Cinneann ábhar fóta-óid go leor dá shaintréithe. Is é an príomhthréith an tonn solais a bhfreagraíonn an fótadiode dó, agus is é an ceann eile an leibhéal torainn, agus braitheann an dá cheann go mór ar an ábhar a úsáidtear sa fhótadiode.

Tarlaíonn freagairtí difriúla ar thonnfhad de bharr ábhair dhifriúla a úsáid mar ní tháirgeann ach fótóin a bhfuil dóthain fuinnimh acu chun leictreoin a ghríosadh i mbearna bhanda an ábhair fuinneamh suntasach chun an sruth a ghiniúint ón bhfótaidhé-óid.

Cé go bhfuil íogaireacht tonnfhad an ábhair an-tábhachtach, is é paraiméadar eile a d'fhéadfadh tionchar suntasach a bheith aige ar fheidhmíocht an photodiode ná an leibhéal torainn a ghintear.

Mar gheall ar a mbearna banna níos mó, táirgeann fótaiodóidí sileacain níos lú torainn ná fótadiodóidí gearmáiniam. Mar sin féin, is gá freisin tonnfhad an photodiode atá ag teastáil a mheas, agus ní mór photodiodes gearmáiniam a úsáid le haghaidh tonnfhaid níos faide ná thart ar 1000 nm.

Téigh go Cuid 2 chun níos mó a fhoghlaim.

Eolas teagmhála:

Má tá aon smaointe agat, bíodh leisce ort labhairt linn. Is cuma cén áit a bhfuil ár gcustaiméirí agus cad iad na riachtanais atá againn, leanfaimid ár gcuspóir chun ardchaighdeán, praghsanna íseal, agus an tseirbhís is fearr a sholáthar dár gcustaiméirí.