PhotoDiode peut fonctionner en photodiode et en mode galvanique.
En photodiodique mode p-n La transition est décalée par la tension inverse de la valeur dont dépend de la photodiode spécifique des unités à des centaines de volts, plus le décalage, plus il fonctionnera plus vite et plus de courants à travers elle.
L'inconvénient du mode photodiode est qu'avec une augmentation du courant arrière, sous l'augmentation de la tension ou de l'éclairage, le niveau de bruit augmente et le niveau du signal utile dans son ensemble reste constant, il est considéré que la diode a une plus petit temps constant.
En mode photovoltaïque, aucune tension n'est appliquée à la diode, elle devient la source d'EDC avec une grande résistance interne.
Schéma d'inclusion de photodiode.
Le schéma montré (fig.1.) L'inclusion de la photodiode est universelle et appropriée pour les tests et la sélection, appliqué au schéma final de sa conception.
En modifiant la position de la résistance cassée, dans le diagramme, vous pouvez tester et sélectionner mode optimal PhotoDiode fonctionne.
En modifiant la résistance de la résistance du minimum au maximum, vous pouvez ramasser meilleur mode Déplacements sur la photodiode.
Après la résistance, fermée le contact mobile au sol, nous transférons le schéma au régime photogalvanique.
Vous pouvez essayer le fonctionnement de la photodiode et dans le déplacement direct (il répondra toujours à la lumière), car vous devez modifier le schéma d'inclusion, en tournant la diode.
La résistance de 50 kΩ ne doit pas être donnée d'endommager la photodiode et le long du composant variable, il s'avère être activé en parallèle avec la charge (moins de 5 com) et le signal bénéfique ne s'affaiblit presque pas. Le condensateur nous élimine de la composante constante. Si nous hébergons un signal d'impulsion, puis du composant constant, qui change en fonction de l'éclairage d'arrière-plan, il sera préférable de s'en débarrasser immédiatement, il n'ya aucun point de le renforcer.
Un autre mode standard de tournage sur la photodium est illustré à la Fig. 2.
Dans cette installation, des condensateurs tampons dans le circuit d'alimentation ont été ajoutés pour réduire les effets du bruit et l'alimentation du circuit, le condensateur cumulatif C3 et la chaîne intégrante R2C4 à la sortie.
C1- Condenseur électrolytique grande capacité C \u003d 100 μF, C2 - la céramique rapide 0,1 μF, C3, C4 - céramique 100 PF, R1 - 8 COM, R2- 5,6 COM.
La charge pour atteindre une vitesse maximale doit être ou cascade base générale (Fig. 3) ou opérateur à haute vitesse (fig.4.) Activé selon le schéma de convertisseur de tension de courant. Ces amplificateurs ont une résistance minimale d'entrée.
Circuit pratique pour la mise sous tension de la photodiode avec un déplacement (Fig. 5).
La valeur du filtre R est sélectionnée en fonction du clignotant de la photodiode dans la version de travail avec optique installée, la direction d'Azimut (sud, ouest, etc.) est prise en compte dans différentes directions, différentes lumières du Soleil.
La capacité de la SF \u003d 0.1MKF ferme également la chaîne de photodiode à haute fréquence au sol.
Au lieu de rn, vous pouvez mettre un étranglement ou un transformateur, vous devez veiller s'il y aura des distorsions ou des impulsions d'impulsions ou d'autres pièges.
Allumer la photodium en cascade avec une base commune.
FD 263 Circuit d'inclusion de photodiode dans une cascade avec une base commune (Fig. 6).
Dans le diagramme avec la base, le circuit d'entrée et de sortie partage les chaînes d'entrée et de sortie, et élimine pratiquement l'effet de la tension de sortie à l'entrée du circuit (comme la grille d'écran dans le pentode), il est possible d'augmenter la Résistance à la charge et obtenez une plage de tension plus grande à la sortie de la sortie du circuit sans compromettre la vitesse.
La photodiode est activement utilisée dans des appareils électroniques modernes, il apparaît clairement du titre que le périphérique représente une conception à l'aide d'un semi-conducteur. Considérons donc quelle photodiode est une photodiode est une diode semi-conductrice qui a la propriété d'une conductivité unilatérale lorsqu'elle est exposée. au rayonnement optique. La photodiode est un cristal semi-conducteur, généralement avec une transition de trous électroniquement (PN). Il est équipé de deux conclusions de métaux et montées en plastique ou dans un boîtier métallique.
Il existe deux modes de fonctionnement de la photodiode.
1) Photodiode - Lorsque la source de la photodium contient une source courant continuCe qui crée un opposé et une vanne sur la transition quand il n'y a pas de telles sources. En mode photodiode, la photodiode, ainsi que le photoresistor, est utilisée pour contrôler le courant. Photodium photodique dépend fortement de l'intensité du rayonnement incident et ne dépend pas de la tension de décalage.
2) Le mode de vanne - lorsque la photodiode, comme la photodiode, est utilisée comme générateur EMF.
Les paramètres principaux de la photodiode sont le seuil de sensibilité, le niveau de bruit, la région de sensibilité spectrale réside dans la plage de 0,3 à 15 μm (micromètres), l'inertie - le temps de récupération du photocurinent, il existe également des photodiodes avec une structure directe .. Les photodiodes et les photodétecteurs sont largement utilisés dans les paires avant, récepteurs de rayonnement vidéo - signaux audio. Il est largement utilisé pour accepter le signal à partir de diodes laser dans CD et DVD.
Le signal de la diode laser, qui contient des informations codées, les premières chutes sur la photodiode, qui, dans ces périphériques, une conception complexe, une fois les informations de déchiffrement entrant dans le processeur central, où après le traitement, il se transforme en un signal audio ou vidéo. Ce principe emploie tous les lecteurs modernes. De plus, les photodiodes sont utilisées dans divers dispositifs de sécurité, dans des capteurs de mouvement infrarouge et de présence. Une autre revue pour une radio novice amateur s'est approchée de la fin, bonne chance dans le monde de la radio électronique - AKA.
Théorie pour les débutants
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Photothiodes - Éléments semi-conducteurs avec photosensibilité. Leur fonction principale est la transformation du flux de lumière dans le signal électrique. Ces semi-conducteurs sont utilisés dans la composition de divers appareils, dont le fonctionnement est basé sur l'utilisation de flux de lumière.
Principe de fonctionnement PhotodiodesLa base de l'action des éléments de photodiode est une photo de photo interne. Il consiste en l'occurrence dans le semi-conducteur sous l'influence du flux lumineux d'électrons et de trous de non équilibre (c'est-à-dire des atomes d'espace pour les électrons), qui forment la force de la photoélectribution.
Si le semi-conducteur est dans le noir, ses propriétés sont similaires à la diode habituelle. Lorsque le testeur est noté en l'absence d'éclairage, les résultats seront similaires à ceux de la diode habituelle. Dans la direction avant, il y aura une petite résistance, à l'inverse - la flèche restera sur zéro. Schéma photodiode
Modes de travailLes photodiodes sont divisées en fonction du mode de fonctionnement. Mode PhotogogenerateurEffectuée sans source d'alimentation. Les photogogénérateurs, qui sont des composants de panneaux solaires, appelés autrement "éléments ensoleillés". Leur fonction est de convertir l'énergie solaire en électricité. Les photogénérateurs les plus courants créés sur la base du silicium est bon marché, commun, bien étudié. Ils ont un faible coût, mais leur efficacité n'atteint que 20%. Plus progressiste sont des éléments de film. Mode photocoutL'alimentation dans le circuit est connectée à la polarité inverse, la photodiode dans ce cas sert de capteur de lumière. Réglages principauxLes propriétés des photodiodes définissent les caractéristiques suivantes:
De quelle est la photodiode?
Variétés de photodiodesÉPINGLERPour ces semi-conducteurs, la présence dans zone p-n La transition du site possédant sa propre conductivité et une quantité considérable de résistance. Si vous arrivez à cette section du flux lumineux, des paires de trous et d'électrons apparaissent. Sleepping dans cette zone est constamment, il n'y a pas de charge spatiale. Une telle couche auxiliaire étend la gamme de fréquences de travail du semi-conducteur. Par but fonctionnel Les photodédiodes P-I-N-N sont divisées en détecteur, mélangeant, paramétrique, restrictive, multiplication, réglage et autres. avalancheCette espèce est caractérisée par une sensibilité élevée. Sa fonction est la transformation du flux de lumière sur le signal électrique, renforcé en utilisant l'effet de la multiplication d'avalanche. Il peut être appliqué dans des conditions d'un flux léger mineur. Dans la conception de photodiodes avalanches, des superlatties sont utilisées, contribuant à une réduction des interférences lors de la transmission de signaux. Avec barrière schottkyIl se compose de métal et de semi-conducteur, autour de la frontière de laquelle le champ électrique est créé. La principale différence des photododes ordinaires de type P-I-N est l'utilisation de basique, pas transporteurs supplémentaires des charges. Avec hétérostructureIl est formé de deux semi-conducteurs avec une largeur différente de la zone interdite. L'hétérogène s'appelle une couche située entre eux. En sélectionnant de tels semi-conducteurs, vous pouvez créer un périphérique fonctionnant dans la plage de longueurs d'onde totale. Son moins est la grande complexité de la fabrication. Domaines d'application des photodiodes
Autres domaines d'utilisation: lignes à fibres optiques, laserfinders, installation de tomographie d'émission-positron. |
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Photodiodes
La photodiode s'appelle un dispositif semi-conducteur avec une transition P-N, la caractéristique voltauxiste qui dépend de la lumière qui l'affecte.
Désignation graphique conditionnelle, structure et apparence Les photodiodes sont présentées à la Fig. 17.6.
Figure. 17.6. Photodiode:
une désignation graphique conditionnelle; B - structure; en apparence
La photodiode la plus simple est une diode de semi-conducteur conventionnelle, ce qui garantit la possibilité d'une exposition au rayonnement optique sur p-N Transition. En équilibre, lorsque le flux de rayonnement est complètement absent, la concentration de support, la distribution du potentiel et le diagramme de la zone d'énergie de la photodiode compliquée entièrement p-N conventionnel transition (voir Fig. 1.3).
Lorsqu'il est exposé au rayonnement dans la direction perpendiculaire au plan P-N de la transition, à la suite d'une absorption de photons avec énergie, supérieure à la largeur de la zone interdite, des paires d'e-trou se produisent dans la région N. Ces électrons et trous sont appelés copains. Avec diffusion de boucles photographiques dans la région, la proportion principale d'électrons et de trous n'a pas le temps de recombiner et de p-N Borders Transition. Ici, les supports photo sont séparés par un champ électrique du P-N de la transition, et les trous sont transmis à la région et les électrons ne peuvent pas surmonter le champ de transition et s'accumulent à la frontière transition et à la région N. ᴀᴋᴎᴍ, courant via p-n la transition est due à la dérive des porteurs non publics - trous. Le courant de dérive du photocompéquataire est appelé une photo.
Photomasters - Les trous facturent la région P par rapport à la zone N et les porte-photo - électrons - Négion négativement par rapport à la zone P. La différence de potentiels s'appelle une photo EMF EF. Le courant généré dans la photodiode est inverse, il est dirigé à partir de la cathode à l'anode et sa valeur est la plus grande, plus illumination.
Les photodiodes peuvent fonctionner dans l'un des deux modes - avec une source externe d'énergie électrique (mode convertisseur) ou sans source externe d'énergie électrique (mode générateur).
Lorsque la photodium fonctionne dans le mode convertisseur, la tension inverse est fournie (Fig. 17,7, A). Les branches inverse des photos de la photodiode sont utilisées à différents niveaux d'éclairage F, F1, F2 (Fig. 17,7, B).
Considérant que la dépendance de la sonnerie de l'éclairage change le courant inverse de la photodiode et la tension varie sur la résistance de la charge. Dans le système de systèmes d'automatisation rolline, le capteur photo allemand dans les instruments de détection du faisceau chauffé (Allemagne est sensible aux rayons IR et au silicium - à la lumière visible).
| mais) | b) |
Figure. 17.7. PhotoDiode Travail en mode convertisseur de photos:
système d'inclusion; B - Caractéristiques de la volette
Les photodiodes fonctionnant en mode générateur sont utilisés comme sources d'alimentation convertissant l'énergie de rayonnement solaire en électricité. Les cellules solaires sont appelées cellules solaires et sont incluses dans les panneaux solaires. La tension de sortie de la batterie solaire dépend fortement du niveau d'éclairage. Pour obtenir une tension stable dans la charge, la batterie solaire est utilisée conjointement avec la batterie. Le schéma de la batterie solaire est présenté à la Fig. 17.8.
Figure. 17.8. Schéma de réussite de cette batterie de batterie
Avec une illumination maximale, la batterie solaire alimente la charge et charge la batterie. Publié sur Ref.RFV Dark La charge est alimentée uniquement à partir de la batterie, de sorte que la batterie ne s'éteigne pas sur le panneau solaire, l'agglomération est installée dans la VD1.
L'efficacité des cellules solaires de silicium est d'environ 20%. Les paramètres techniques importants des panneaux solaires sont les relations de leur puissance de production à la masse et à la zone occupées par batterie solaire. Ces paramètres atteignent les valeurs de 200 W / kg et 1 kW / m2, respectivement.
Des informations plus détaillées sur les photodiodes sont données dans la littérature.
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Lecture 14 Les photoresistors sont appelés dispositifs à semi-conducteurs, dont le principe est basé sur la modification de la résistance du semi-conducteur sous l'action du rayonnement léger. FIGUE. 7.31 montre le dispositif d'un photorésistor constitué d'un substrat diélectrique 1, ... [En savoir plus].
Les photodiodes sont des diodes semi-conductrices, dans lesquelles la commande du courant arrière est contrôlée par la lumière. La photodiode est agencée de manière à ce qu'il y ait accès à la lumière de la transition. En l'absence de flux lumineux dans la photodiode pendant la tension inverse ... [En savoir plus].
Figure. 9. PhotoDiode dans le mode de photodiode de résistance de la photo, dans le mode de photoresistance et son VAC est illustré à la Fig. 9. Une tension inverse est appliquée sur le photodide de la source EMF, sa transition est donc fermée. Si le débit est zéro, le courant inverse à travers la photodiode environ ... [En savoir plus].
PhotoDiode est un dispositif photovoltaïque semi-conducteur avec un effet photoélectrique interne qui reflète le processus de transformation de l'énergie lumineuse en électricité. Photo interne est-ce que sous l'action de l'énergie de rayonnement lumineuse dans la zone de transition P-N-N-N-N-N-N-N-N - [En savoir plus].
Photodiode s'appelle un récepteur galvanique photo avec une transition d'électrons, l'exposition de laquelle la lumière provoque une augmentation de la force de courant inverse. Le matériau du semi-conducteur de la photodiode est généralement effectué par silicium, argent soufre, grand liais ou arsenide de gallium ... [En savoir plus].
Photodétecteurs. Dans les types de planches et de chansons de projection, des instruments avec des cravates de charge (CCD) sont utilisés et dans les multiplicateurs photoélectroniques et les photodiodes. Parfois, cela arrive au contraire. Travail de la CCD Basé sur la propriété des condenseurs Mopic (métal - oxyde -... [En savoir plus].
La photodiode a la structure de la p-n-transition habituelle. Le courant inverse de la photodiode dépend du niveau d'éclairage. Les photodiodes sont placées dans un boîtier métallique avec une fenêtre transparente. L'image graphique conditionnelle de la photodiode et son schéma de substitution est illustrée à la Fig.3.11. Figure 3.12 ... [En savoir plus].
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Photodiodes | Technique et programmes
Principe d'action des photodiodes
La photodiode à semi-conducteur est une diode semi-conductrice qui dépend de l'éclairage.
Habituellement, les diodes semi-conductrices sont utilisées comme photodium avec une transition, qui est décalée dans le sens opposé par une source d'alimentation externe. Lors de l'absorption de la lumière quant dans le R-N, la transition ou dans les régions adjacentes à celle-ci est formée de nouveaux transporteurs de charge. Les transporteurs de charge Nezore surviennent dans les zones adjacentes à la transition vers la transition à distance, pas la préjection », par la longueur de diffusion, diffuse dans la transition R-N et en passant * à travers elle sous l'action du champ électrique. C'est-à-dire que le courant d'inverse augmente lorsque l'éclairage augmente. L'absorption de Quanta directement dans la transition conduit à des résultats similaires. La valeur pour laquelle le courant inverse augmente est appelé photoc.
Caractéristiques des photodiodes
Les propriétés de la photodiode peuvent être décrites dans les caractéristiques suivantes:
Volt-ampere caractéristique de la photodiode est la dépendance du courant de lumière avec l'inchangée flux lumineux Et le courant noir 1T de la tension.
La caractéristique de la lumière de la photodiode est due à la dépendance du photocourant de l'illumination. Avec une augmentation de l'éclairage, le photocourent augmente.
La caractéristique spectrale de la photodiode est la dépendance du photocourant de la longueur d'onde de la lumière qui tombe sur la photodiode. Il est déterminé pour les grandes longueurs d'onde de la longueur d'onde de la zone interdite et avec des longueurs d'onde basse, le plus grand indicateur d'absorption et l'augmentation de l'effet de la recombinaison de surface des supports de charge avec une diminution de la longueur d'onde de la lumière Quanta. C'est-à-dire que la limite de sensibilité aux ondes abrégées dépend de l'épaisseur de la base et de la vitesse de la recombinaison de surface. La position du maximum dans la caractéristique spectrale de la photodiode dépend fortement du degré de croissance du coefficient d'absorption.
La constante de temps est la période pendant laquelle la photo de photodiode change après illumination ou après la variation de la photodiode dans E Times (63%) par rapport à la valeur établie.
Résistance sombre - résistance de la photodiode en l'absence d'éclairage.
La sensibilité intégrale est déterminée par la formule:
où 1f - PhotoTock, F - Illumination.
Inertie
Il y a trois facteurs physiques affectant l'inertie:
1. Temps de diffusion ou supports de déséquilibre à travers la base T;
2. Temps de vol à travers la transition P-N;
3. Temps de recharge de la capacité de la barrière r-N Transitioncaractérisé par une perte de temps RC6AP.
L'épaisseur de la transition, en fonction de la tension inverse et de la concentration d'impuretés dans la base de données, est généralement inférieure à 5 microns, et donc t, - 0,1 non. RC6AP est déterminé par la capacité de barrière de la transition R-P en fonction de la tension et de la résistance de la base de photodium à une faible résistance à la charge dans la chaîne extérieure. RC6AP est généralement plusieurs nanosecondes.
Calcul de l'efficacité de la photodiode et de la puissance
L'efficacité est calculée par la formule:
où le VRS est l'éclairage; I - Force actuelle;
U est la tension sur la photodiode.
Le calcul de la puissance de la photodiode illustre la Fig. 2.12 et Tableau 2.1.
Figure. 2.12. La dépendance de la puissance de la photodiode de la tension et du courant
La puissance maximale de la photodium correspond à la zone maximale de ce rectangle.
Tableau 2.1. Dépendance de pouvoir sur l'efficacité
| Puissance légère, MW | Force de courant | Voltage, B. | |
Application de photodiode dans Ollelectronics
PhotoDiode fait partie intégrante de nombreux dispositifs optoélectroniques complexes:
Chips intégrales optoélectroniques.
La photodiode peut avoir une vitesse supérieure, mais son gain du photocourant ne dépasse pas l'unité. Merci à la disponibilité connexion optique Les puces intégrées optoélectroniques ont un certain nombre d'avantages essentiels, à savoir: presque l'omission de la galvanoplastie parfaite des circuits de contrôle de la puissance tout en maintenant une connexion fonctionnelle forte entre elles.
Photodétecteurs multi-éléments.
Ces dispositifs (scanner, matrice de photodiode avec contrôle sur le transistor MOS, les instruments photosensibles avec charge et autres) sont parmi les produits la plus rapide et progressif de la technologie électronique. L'option optoélectrique basée sur la photodiode est capable de réagir non seulement au temps lumineux, mais également sur les caractéristiques spatiales de l'objet, c'est-à-dire de percevoir son image visuelle complète.
Le nombre de cellules photosensibles dans l'appareil est assez volumineux, donc outre tous les problèmes du photodétecteur discret (sensibilité, vitesse, zone spectrale), il est nécessaire de résoudre le problème des informations de lecture. Tous les photodétecteurs multi-éléments sont des systèmes de numérisation, c'est-à-dire des périphériques qui permettent l'analyse de l'espace étudié en le visant régulièrement (décomposition d'élément).
Comment est la perception des images?
La distribution de la luminosité de l'objet d'observation se transforme en une image optique et se concentre sur la surface photosensible. Ici, l'énergie lumineuse passe en électricité, avec la réponse de chaque élément (courant, charge, tension) proportionnelle à son éclairage. Le motif de luminosité est converti en un relief électrique. Le schéma de numérisation produit une enquête séquentielle périodique de chaque élément et la lecture des informations contenues. Ensuite, à la sortie de l'appareil, nous obtenons une séquence d'impulsions vidéo dans lesquelles l'image perçue est codée.
Lors de la création de photodétecteurs multi-éléments, ils s'efforcent d'assurer la meilleure exécution des fonctions de conversion et de numérisation. Opro.
Opto s'appelle un tel dispositif optoélectronique dans lequel il existe une source et un récepteur de rayonnement avec l'un ou l'autre type de communication optique entre eux, combiné de manière constructive et placée dans un cas. Entre la chaîne de contrôle (le courant dans lequel est petit, sur plusieurs mA), où l'émetteur est allumé et l'exécutif, dans lequel le photodétecteur fonctionne, il n'y a pas de connexion électrique (galvanique) et les informations de contrôle sont transmises par moyen de rayonnement léger.
Cette propriété de la paire optoélectronique (et dans certains types d'optocoules, même optique Optopar est présente dans certaines autres unités) s'est avérée indispensable dans ces nœuds électroniques, où il est nécessaire de fixer l'effet des circuits électriques de sortie à l'entrée. . Tous les éléments distincts (transistors, thyristors, microcircuits qui changent d'ensembles, ou une puce avec un rendement permettant de commuter la charge de puissance élevée) et les chaînes de direction sont connectées électriquement les unes aux autres. Il est souvent inacceptable si la charge haute tension est commutée. En outre, survenant retour Conduit inévitablement à l'apparition d'interférences supplémentaires.
Un photodétecteur constructif est généralement fixé au bas du boîtier et l'émetteur est en haut. L'écart entre l'émetteur et le photodétecteur est rempli de matériau d'immersion - la colle optique polymère fonctionne le plus souvent ce rôle. Ce matériau effectue le rôle d'une lentille de concentration sur une couche sensible du photodétecteur. Le matériau d'immersion est recouvert d'un film spécial reflétant les rayons lumineux à l'intérieur pour empêcher la diffusion de rayonnement au-delà de la zone de travail du photodétecteur.
Le rôle des émetteurs dans les optocoules, en règle générale, effectuer des voyants arsenid-gally-gallyes. Les éléments photosensibles des optocoupleurs peuvent être des photodiodes (optocoupleurs de la série ADD ...), des phototransistors, des phototrimistants (série d'optocromètre d'un Dee. ,.) et des systèmes de photowork hautement infectés. Dans une diode Optopar, par exemple, une photodiode basée sur le silicium est utilisée comme élément photodéteid et une diode d'émission infrarouge est servie par l'émetteur. La caractéristique spectrale maximale du rayonnement de la diode survient sur la longueur d'onde d'environ 1 μm. Les optocoupleurs de diode sont utilisés dans les modes de photodiode et de photogogénéération.
Les optiques du transistor (série AOT ...) ont des avantages par rapport à la diode. Le courant de collecteur du transistor bipolaire est contrôlé à la fois optiquement (agissant sur la LED) et électriquement selon la chaîne de base (dans ce cas, le travail du phototransistor en l'absence de rayonnement de la LED de contrôle optique n'est pratiquement pas différent de celui de la exploitation d'un transistor de silicium ordinaire). Sur le transistor de terrain, le contrôle est effectué à travers la chaîne d'obturation.
De plus, le phototransistor peut fonctionner dans des modes de clé et d'amplification, et la photodiode n'est que la clé. OPROES avec des transistors composites (par exemple, AOT1YUB), ont le plus grand gain (ainsi que l'ensemble habituel sur le transistor composite), peut basculer la tension et le courant de valeurs suffisamment volumineuses et selon ces paramètres uniquement par les optocoles thyristor et Le type optoélectronique de type KR293KP2 - KR293KP4, adapté à la commutation de chaînes à haute tension et à débit élevé. Aujourd'hui, de nouveaux relais optoélectroniques de la série K449 et K294 sont apparus sur le marché de la vente au détail. La série K449 vous permet de basculer la tension jusqu'à 400 V à un courant à 150 mA. De telles puces dans l'étui de trempette compact à quatre eaux arrivent à remplacer des relais électromagnétiques à faible puissance et présentent de nombreux avantages par rapport au relais (fonctionnement silencieux, fiabilité, durabilité, manque de contacts mécaniques, une large plage de tension de réponse) . En outre, leur prix abordable s'explique par le fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des métaux précieux (les contacts de swing sont couverts de relais).
Dans les optocoupleurs de résistance (par exemple, OEP-1) et les énergies sont une minibique à incandescence électrique, placée dans un cas.
Le code conditionnel est attribué à la notation graphique des Optocons. lettre latinaire U, après quoi le numéro de séquence de l'appareil est suivi dans le diagramme.
Le chapitre 3 du livre décrit les périphériques et les périphériques illustrant l'utilisation d'optocouples.
Application de photodétecteurs
Tout dispositif optoélectronique contient une unité de résection de la photo. Et dans la plupart des dispositifs optoélectroniques modernes, la photodiode est la base du photodétecteur.
En comparaison avec d'autres photodétecteurs plus complexes, ils ont la plus grande stabilité des caractéristiques de la température et de meilleures propriétés opérationnelles.
Le principal inconvénient généralement indiqué est le manque de renforcement. Mais il est suffisamment conditionnel. Dans presque tous les dispositifs optomiques, le photodétecteur fonctionne sur ce circuit électronique ou ce circuit électronique correspondant. Et l'introduction d'une cascade amplifiante dans celle-ci est beaucoup plus facile et plus rapide que de donner à la photodegrad par des fonctions de gain inhabituelles.
Le confinement d'informations élevées du canal optique due au fait que la fréquence des oscillations de lumière (environ 1015 Hz) est de 103 ... 104 fois supérieure à celle de la plage radiotéchnique développée. Une faible valeur de la longueur d'onde d'oscillations de lumière fournit une densité d'enregistrement d'informations à haute performance dans des dispositifs de stockage optiques (jusqu'à 108 bits / cm2).
La direction aiguë (précision) du rayonnement léger, du fait que la divergence angulaire du faisceau est proportionnelle à la longueur d'onde et peut être inférieure à une minute. Cela permet aux pertes concentrées et de petites pertes de transmettre de l'énergie électrique dans n'importe quelle zone d'espace.
La possibilité de double - temporelle et spatiale - modulation du faisceau lumineux. Étant donné que la source et le récepteur en électronique OP-electronics ne sont pas liés électriquement l'un à l'autre, et la connexion entre elles est effectuée uniquement au moyen d'un faisceau lumineux (photons électriquement neutres), ils ne s'affectent pas. Et donc, dans le dispositif optoélectronique, le flux d'informations n'est transmis que dans une direction - de la source au récepteur. Les canaux pour lesquels un rayonnement optique est appliqué, ne s'affectent pas et ne sont pratiquement pas sensibles aux interférences électromagnétiques, ce qui détermine leur immunité de bruit élevée.
Une caractéristique importante des photodiodes est à grande vitesse. Ils peuvent travailler à des fréquences à plusieurs MHz. Généralement fabriqué en Allemagne ou en silicium.
PhotoDiode est un récepteur potentiellement large bande. Cela provoque son utilisation généralisée et son popularité.
Spectre ir
La diode d'émission infrarouge (diode IR) est une diode semi-conductrice qui, lorsqu'elle coule à travers elle, le courant continu émet une énergie électromagnétique dans la zone infrarouge du spectre.
Contrairement au spectre de rayonnement visible à l'œil humain (par exemple, il produit une diode d'émission de lumière classique basée sur le phosphure de gallium) Les rayons IR ne peuvent être perçus par un œil humain, mais sont enregistrés en utilisant des dispositifs spéciaux sensibles à ce spectre d'émission. Parmi les diodes photographiques populaires, le spectre IR peut être noté des appareils photosensibles MDK-1, FD263-01 et similaire à celui-ci.
Les caractéristiques spectrales des diodes rayonnantes IR ont un maximum prononcé dans la plage d'ondes de 0,87 ... 0,96 μm. L'efficacité du rayonnement et de l'efficacité de ces instruments est supérieure à celle des diodes électroluminescentes.
Basé sur des diodes IR (dans les structures électroniques occupant une place importante d'émetteurs d'impulsions de spectre IR), des lignes à fibres optiques sont conçues (distinguées par leur rapidité et leur immunité de bruit), des nœuds de ménage électroniques multiformes et, bien sûr, des nœuds de protection électroniques. C'est son avantage, car IK à droite invisible avec un œil humain et dans certains cas (sous réserve de l'utilisation de plusieurs faisceaux IR multidirectionnelles), il est impossible de déterminer la présence visuelle du dispositif de sécurité elle-même jusqu'à ce qu'elle transition vers le mode "Alarme"). Les expériences de la production et de la maintenance des systèmes de protection basées sur des émetteurs infrarouges permettent de donner une certaine recommandation pour déterminer l'état de fonctionnement des émetteurs infrarouges.
Si vous regardez près de la surface d'émission de la diode IR (par exemple, AL147A, AL156A), lorsque le signal de commande est servi dessus, vous pouvez remarquer une faible lueur rouge. Le spectre lumineux de cette lueur est proche de la couleur des yeux des animaux d'albinos (rats, hamsters, etc.). Dans la brille noire IR est encore plus prononcée. Il convient de noter que beaucoup de temps à regarder dans l'énergie lumineuse irradiatrice est indésirable d'un point de vue médical.
Outre les systèmes de protection, des diodes irradiatrices IR sont actuellement utilisées dans des porte-clés d'alarme pour voitures, divers types de transmetteurs de signaux sans fil à distance. Par exemple, en connectant un signal LC modulé de l'amplificateur à l'émetteur, à l'aide d'un récepteur IR à une certaine distance (dépend de la puissance du rayonnement et du terrain), vous pouvez écouter des informations audio, les appels téléphoniques peuvent également être traduits sur une distance. . Cette méthode est moins efficace aujourd'hui, mais elle est toujours une option alternative pour le téléphone à la radio. L'utilisation la plus populaire (dans la vie quotidienne) des diodes électroluminescentes est les consoles télécommande Divers appareils ménagers.
La manière dont tout amateur peut facilement être convaincu, le dissolvant de la télécommande, le circuit électronique de ce périphérique n'est pas difficile et peut être répété sans aucun problème. DANS structures radiatechniques, dont certains sont décrits dans le troisième chapitre de ce livre, appareils électroniques Avec des appareils irradiants et de réception IR, beaucoup plus faciles que les appareils industriels.
Les paramètres qui déterminent les modes statiques de fonctionnement des diodes IR (tension maximale maximale directe et inverse, courant continu, etc.) sont similaires aux paramètres des photodiodes. Les principaux paramètres spécifiques pour lesquels ils sont identifiés, pour les diodes IR sont:
La radioprotection est RISL - le débit de rayonnement d'une certaine composition spectrale émise par une diode. La caractéristique de la diode, comme source de rayonnement IR, est une caractéristique de watt-ampère - la dépendance de la puissance de rayonnement dans W (millivatts) du courant continu circulant à travers la diode. Le diagramme du diode de rayonnement de la diode montre une diminution de la puissance de rayonnement en fonction de l'angle entre la direction de rayonnement et l'axe optique de l'instrument. Les diodes IR modernes diffèrent entre un rayonnement solide et dispersé.
Lors de la conception de nœuds électroniques, il convient de garder à l'esprit que la plage de transmission du signal IR dépend directement de l'angle d'inclinaison (alignement des parties de transmission et de réception du dispositif) et de la puissance de la diode IR. Avec les interchanges des diodes IR, il est nécessaire de prendre en compte ce paramètre de radiation. Certaines données de référence pour les diodes intérieures IR sont présentées dans le tableau. 2.2.
Les données sur les interchanges des périphériques étrangers et nationaux sont présentées dans la demande. Aujourd'hui, les types les plus populaires de diodes IR parmi les amateurs radio sont des appareils électroménagers ligne de modèle Al 156 et al147. Ils sont optimaux sur la polyvalence de l'application et de la valeur.
La puissance de rayonnement d'impulsion - la RISL d'entre eux - l'amplitude du flux de rayonnement, mesurée à une impulsion de courant direct donnée à travers une diode.
La largeur du spectre de rayonnement est l'intervalle de longueur d'onde dans laquelle la densité spectrale de la puissance de rayonnement est la moitié maximale.
Le courant maximum d'impulsion direct admissible 1PR (les diodes IR sont principalement utilisées en mode impulsion).
Tableau 2.2. Émettre des diodes à spectre infrarouge
| Puissance de rayonnement, MW | Longueur d'onde, μm | Largeur du spectre, μm | Tension sur l'appareil dans | Angle de rayonnement, grêle |
|
| il n'y a pas de données | il n'y a pas de données |
||||
Le temps augmentant de l'impulsion de rayonnement de Tapizl est l'intervalle de temps pendant lequel la puissance de rayonnement de la diode augmente de 10 à 100% de la valeur maximale.
Le paramètre TCNM3J1 Pulse Récession Time est similaire au précédent.
Équilibre - Q - Le rapport de la période d'oscillations d'impulsions à la durée de l'impulsion.
La base des nœuds électroniques proposés à la répétition (chapitre 3 de ce livre) est le principe de transmission et de réception d'un signal IR modulé. Mais non seulement sous cette forme, vous pouvez utiliser le principe de fonctionnement de la diode IR. Un tel Optornel peut également travailler au mode de réflexion des rayons (le photodétecteur est logé à côté de l'émetteur). Ce principe est incorporé dans des composants électroniques qui réagissent à une approximation de l'unité de transmission de la réception combinée d'un sujet ou d'une personne, qui peut également servir de capteur dans les systèmes de protection.
Les options d'utilisation de diodes et de périphériques IR basées sur elles sont infiniment beaucoup et elles ne sont limitées qu'à l'efficacité de l'approche créative de la radio amateur.
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Photodiode est ... Qu'est-ce que PhotoDiode?
PhotoDiode FD-10-100 AREA AREA-10X10 mm² FD1604 (Zone cellulaire active 1.2x4mm2 - 16pcs) Désignation en diagrammesLa photodiode est un récepteur de rayonnement optique qui convertit la lumière dans sa zone photosensible en une charge électrique due aux processus de la transition p-n.
PhotoDiode, dont le travail est basé sur l'effet photovoltaïque (séparation des électrons et des trous dans la zone P-et N, en raison de laquelle la charge et l'EMF sont formées), est appelé élément solaire. En plus des photodiodes P-N, il y a et p-I-N Photodiodes qui, entre les couches de p- et n-n-, il y a une couche d'un semi-conducteur non alloncé I. Les photodiodes P-N et P-I-N convertissent uniquement la lumière en électricitéMais ne le renforcez pas, contrairement aux photododes d'avalanche et aux photodransistors.
La description
Régime structurel Photodiode. 1 - cristal semi-conducteur; 2 - contacts; 3 - Conclusions; Φ - le flux de rayonnement électromagnétique; Source e-dc; RH - charge.Principe d'opération:
Lorsqu'il est exposé à l'émission quant, la base est générée par la génération de médias libres, qui se précipitent vers la frontière de la transition P-N. La largeur de base (N-Région) est terminée de sorte que les trous n'ont pas le temps de recombiner avant de passer à la région P. Le courant de photodiode est déterminé par le courant des transporteurs non essentiels - courant de dérivation. La vitesse de la photodiode est déterminée par le débit de séparation du support du champ P-N-Transition et la capacité de transition P-N du CP-N
PhotoDiode peut fonctionner dans deux modes:
- photogalvanic - Sans tension externe
- photoDiode - avec tension inverse externe
Caractéristiques:
- simplicité de la technologie de fabrication et de la structure
- combinaison de grande photosensibilité et vitesse
- base de résistance
- petite inertie
Paramètres et caractéristiques des photodiodes
Paramètres:
- la sensibilité reflète la variation de l'état électrique à la sortie de la photodiode lorsque le signal optique de l'unité est fourni. La sensibilité quantitative est mesurée par le rapport des modifications apportées à la caractéristique électrique, retirée à la sortie du photodétecteur, au flux de lumière ou au flux de rayonnement, ce qui l'a provoqué. ; - sensibilité des chocs sur le flux de lumière; - Sensibilité au flux d'énergie voltatique
- bruit En plus du signal utile à la sortie de la photodium, un signal chaotique apparaît avec une amplitude aléatoire et un bruit de photodiode. Cela ne vous permet pas d'enregistrer des signaux utiles arbitrairement de petits signaux. Le son de la photodium est composé de bruit de matériau semi-conducteur et de bruit de photon.
Caractéristiques:
- caractéristiques Volt-Ampere (Wh) la dépendance de la tension de sortie du courant d'entrée.
- caractéristiques spectrales La dépendance du photocourant de la longueur d'onde de la lumière qui tombe sur la photodiode. Il est déterminé à côté de grandes longueurs d'onde de la largeur de la zone interdite, avec des longueurs d'onde basse, l'indicateur élevé d'absorption et augmentent l'effet de la recombinaison de surface des supports de charge avec une diminution de la longueur d'onde de la lumière Quanta. C'est-à-dire que la limite de sensibilité aux ondes abrégées dépend de l'épaisseur de la base et de la vitesse de la recombinaison de surface. La position du maximum dans la caractéristique spectrale de la photodiode dépend fortement du degré de croissance du coefficient d'absorption.
- caractéristiques de la lumière La dépendance du photocourant de l'illumination correspond à la proportionnalité directe du photocourant de l'illumination. Cela est dû au fait que l'épaisseur de la base de photodium est nettement inférieure à la longueur de diffusion des supports de charge non centrale. C'est-à-dire que presque tous les transporteurs de charge non essentiels résultant de la base de données participent à la formation d'un photocourant.
- la constante de temps est la période pendant laquelle la photomote PhotoMote a changé après éclairage ou après la variation de la photodiode dans E Times (63%) par rapport à la valeur établie.
- résistance sombre à la résistance de la photodiode en l'absence d'éclairage.
- inertie
Classification
- DANS structure P-I-N La région i-Région moyenne est conclue entre les deux domaines de la conductivité opposée. Avec une tension suffisamment grande, il imprègne la région I et les médias libres, qui sont apparus en raison de photons pendant l'irradiation, sont accélérés par un champ électrique transitions p-n. Cela donne un gain de vitesse et de sensibilité. Une vitesse accrue dans la photodiode P-I-N est due au fait que le processus de diffusion est remplacé par la dérive charges électriques Dans un champ électrique fort. Déjà, avec UAVL: 0,1V, la photodiode P-I-N a un avantage à la vitesse.
- Schottky Photodiode (PhotoDiode de barrière Schottky) Structure de semi-conducteur en métal. Dans la formation de la structure, la partie des électrons se déplace du métal dans le semi-conducteur de type P.
- Avalanche Photodiode
- La structure utilise une panne d'avalanche. Il se produit lorsque l'énergie des photomasters dépasse l'énergie de la formation de paires d'électrons. Très sensible. Pour l'évaluation, il existe un facteur de multiplication d'avalanche: pour mettre en œuvre une multiplication d'avalanche, vous devez effectuer deux conditions: 1) Le champ électrique de la zone de charge spatiale doit être assez grand, à la longueur du kilométrage libre, l'électron hurlait de énergie, supérieure à la largeur de la zone interdite: 2) La largeur de la charge spatiale Il doit y avoir de manière significative plus que la longueur de la fonction libre: la valeur des coefficients d'amplification interne est M \u003d 10-100, selon le type de photodiodes.
- L'hétérostructure de l'hétéroscience est appelée une couche survenant sur la bordure de deux semi-conducteurs avec une largeur différente de la zone interdite. Une couche P + joue le rôle de la "fenêtre de réception". Les charges sont générées dans la région centrale. En raison de la sélection des semi-conducteurs avec une largeur différente de la zone interdite, vous pouvez chevaucher toute la gamme de longueurs d'onde. Inconvénient - La complexité de la fabrication.
La photodiode la plus simple C'est une diode semi-conductrice ordinaire, ce qui garantit la possibilité d'une exposition à un rayonnement optique sur la transition p-n.
Dans l'état d'équilibre, lorsque le flux de rayonnement est complètement absent, la concentration de supports, la distribution potentielle et le diagramme de la zone d'énergie de la photodiode correspondent parfaitement à la structure p-n habituelle.
Lorsqu'il est exposé à un rayonnement dans la direction perpendiculaire au plan de transition P-N, à la suite d'une absorption de photons avec énergie, supérieure à la largeur de la zone interdite, des paires d'électrons se produisent dans la région N. Ces électrons et trous sont appelés copains.
Dans la diffusion de porte-photo dans la profondeur de la région N, la proportion principale d'électrons et de trous n'a pas le temps de recombiner et de la frontière de la transition P-N. Ici, les transporteurs de photos sont séparés par un champ électrique de la transition P-N et les trous vont à la région P, et les électrons ne peuvent pas surmonter le champ de transition et s'accumuler à la bordure de la transition P-N et de la région N.
Ainsi, le courant à travers la p-n-transition est dû à la dérive des porteurs non noces - trous. Le courant de dérive des transporteurs photo s'appelle une photocope.
Photomasters - Les trous chargent la région P relatif à la région N et les porte-photo - électrons - la région N négativement par rapport à la région P. La différence de potentiel résultante est appelée Photodes EF. Le courant généré dans la photodiode est inverse, il est dirigé à partir de la cathode à l'anode et sa valeur est la plus grande, plus illumination.
Les photodiodes peuvent fonctionner dans l'un des deux modes - sans source externe d'énergie électrique (mode de photogogène) ou avec une source externe d'énergie électrique (mode photographe).
Les photodiodes fonctionnant dans le mode photchenerator sont souvent utilisées comme sources d'alimentation convertissant l'énergie de rayonnement solaire en électricité. Ils s'appellent Éléments ensoleillés Et inclus dans les panneaux solaires utilisés sur le vaisseau spatial.
L'efficacité des cellules solaires de silicium est d'environ 20% et dans des cellules solaires cinématographiques, elle peut avoir une valeur beaucoup plus grande. Les paramètres techniques importants des panneaux solaires sont les ratios de leur puissance de sortie à la masse et de la zone occupée par le panneau solaire. Ces paramètres atteignent les valeurs de 200 W / KG et 1 kW / m2, respectivement.
Lorsque la photodiode fonctionne en mode photographique, la source d'alimentation E est activée dans le circuit dans la direction de verrouillage (Fig. 1, A). Les branches inverse des photos de la photodiode sont utilisées à différents éclairages (Fig. 1, B).
Figure. 1. Schéma d'activation de la photodiode dans le mode de conversion photo: A - Schéma d'inclusion, B - Photodiode
Le courant et la tension sur la résistance de charge RN peuvent être définis graphiquement par les points d'intersection des photos de la photodiode et la ligne de charge correspondant à la résistance de la résistance RN. En l'absence d'illumination, la photodiode fonctionne dans un mode de diode régulier. Le courant noir en Allemagne Photothiodes est de 10 à 30 μA, Silicon 1 - 3 μA.
Si dans les photodiodes utilise une ventilation électrique réversible, accompagnée d'une multiplication d'avalanche des supports de charge, à la fois en stabilisation à semi-conducteurs, puis un photociprise et, par conséquent, la sensibilité augmentera de manière significative.
Sensibilité photodiodes avalanches Il peut s'agir de plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui des photododes ordinaires (Allemagne - 200 - 300 fois, Silicon - 104 - 106 fois).
Les photodiodes à avalanche sont des périphériques photoélectriques à haute vitesse, leur gamme de fréquences peut atteindre 10 GHz. L'inconvénient des photodiodes d'avalanche est un niveau de bruit plus élevé par rapport aux photodiodes conventionnelles.
Figure. 2. Schéma de la photoresistor (A), UGO (B), Energie (B) et Volt-Ampere (D) Caractéristiques du photoresistor
Outre les photodiodes, les photoresistors sont appliqués (Fig. 2), phototransistors et photocteurs dans lesquels la photoeffie interne est utilisée. L'inconvénient caractéristique d'eux est une inertie élevée (fréquence de fonctionnement des limites FGR
La conception du phototransistor est similaire au transistor habituel, qui, dans le cas, il y a une fenêtre à travers laquelle la base peut être allumée. Hugo PhotoTransistor - Transistor avec deux flèches dirigées vers elle.
Les LED et les photodiodes sont souvent utilisés dans une paire. Dans le même temps, ils sont placés dans un cas de telle sorte que le site photosensible de la photodium est situé en face de la plate-forme émettrice de la LED. Des dispositifs semi-conducteurs utilisant les paires "LED-PhotoDiode" sont appelés (Fig. 3).
Figure. 3. Oppon: 1 - LED, 2 - Photodiode
Les chaînes d'entrée et de sortie de ces périphériques ne sont pas liées électriquement, car la transmission du signal est effectuée par rayonnement optique.
Potapov L. A. A.
Photodiode simple C'est une diode semi-conductrice ordinaire, ce qui garantit la possibilité d'une exposition à un rayonnement optique sur la transition p-n.
Dans un état équilibré, lorsque le flux de rayonnement est absolument absent, la concentration de supports, la dispersion potentielle et le diagramme de la zone d'énergie de la photodium correspondent absolument à la structure P-N ordinaire.
Lorsqu'il est exposé au rayonnement dans la direction perpendiculaire au plan de transition P-N, à la suite d'une absorption de photons avec énergie, supérieure à la largeur de la zone illégale, les paires d'électrons apparaissent dans la région N. Ces électrons et trous sont appelés porte-photos.
Dans la diffusion de porte-photo dans la profondeur de la région N, le spin principal des électrons et des trous n'a pas le temps de recombiner et d'atteindre la frontière de la transition P-N. Ici, les supports photo sont divisés par un champ électronique de la p-n-transition, tandis que les trous sont déplacés vers la région P, et les électrons ne peuvent pas surmonter le champ de transition et s'accumuler au bord de la transition P-N et la région N.
Ainsi, le courant à travers la p-n-transition est justifié par la dérive des porteurs non centraux - trous. Les transporteurs photo de la dérive sont référés à phototok.
Photomasters - Les trous chargent la région P relatif à la région N et les transporteurs photographiques - Electrons - la N-Région négative par rapport à la région P. La différence de potentiel résultante est appelée meeds ef. Le courant généré dans la photodiode est une négociable, il est focalisé sur la cathode à l'anode, tandis que sa valeur est la plus grande, plus illumination.
Les photodiodes peuvent fonctionner dans l'un des modes à 2 modes - sans source externe d'énergie électronique (mode de photogogène) ou avec une source externe d'énergie électronique (mode convertisseur de photos).
Les photodiodes fonctionnant dans le mode du photogénérateur sont souvent utilisés comme sources d'alimentation qui modifient l'énergie de rayonnement solaire en électronique. Ils s'appellent Éléments ensoleillés Et inclus dans les panneaux solaires utilisés sur le vaisseau spatial et les satellites.
L'efficacité des pièces de silicium soleil est d'environ 20% et dans des pièces solaires de films, il peut être considérablement plus élevé. Les paramètres techniques nécessaires des panneaux solaires sont les affaires de leur puissance de sortie en masse et une zone occupée par le panneau solaire. Ces caractéristiques obtiennent des valeurs de 200 W / kg et 1 kW / m2, respectivement.
Lorsque la photodiode fonctionne dans le mode de conversion de la photo, la source d'alimentation E conduit dans un circuit dans la direction de verrouillage (Fig. 1, A). Les branches de liberté de photodiode sont utilisées à différents éclairages (Fig. 1, B).
Figure. 1. Schéma de commutation sur la photodium dans le mode de conversion de la photo: A est le schéma d'inclusion, B - FIRDOOOIO.
Le courant et la tension sur la résistance de chargement de RN peuvent être déterminés graphiquement par les points de passage des photos de la photodiode et de la bande de charge, respectivement résister à la résistance RN. En l'absence d'illumination, la photodiode fonctionne dans un mode de diode régulier. Le courant noir en Allemagne Photothiodes est de 10 à 30 μA, Silicon 1 - 3 μA.
Si dans les photodiodes utilisent une panne électronique réversible, accompagnée de multiplication d'avalanche des transporteurs de charge, comme dans la stabilisation des semi-conducteurs, puis un photocollage, et comme elle le devrait, et la sensibilité augmentera considérablement.
Sensibilité photodiodes avalanches Il peut s'agir de plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui des photododes ordinaires (Allemagne - 200 - 300 fois, Silicon - 104 - 106 fois).
Les photodiodes à avalanche sont des dispositifs photoélectriques à grande vitesse, leur spectre de fréquence peut atteindre 10 GHz. Les photodiodes d'avalanche défectueuses sont plus plus haut niveau Bruit par comparaison avec des photodiodes ordinaires.
Figure. 2. Schéma de l'inclusion de la photoresistor (A), Hugo (B), Energy (B) et Volt-Ampere (D) propriétés du photoresistor.
Outre les photodiodes, des photothènesistors sont utilisés (fig. 2), des phototransistors et des photocatrices, dans lesquels la photoeffie interne est utilisée. L'inconvénient approprié d'eux est l'inertie la plus élevée (FRGE de fréquence de fonctionnement des limites
La conception du phototransistor est similaire au transistor ordinaire, qui a une fenêtre dans le cas à travers laquelle la base peut être allumée. Hugo PhotoTransistor - Transistor avec 2 flèches dirigées vers elle.
Les LED et les photodiodes sont souvent utilisés dans une paire. Avec tout cela, ils sont placés dans un cas de telle sorte que la plate-forme photosensible de la photodiode soit placée en face du site rayonnant de la LED. Des dispositifs semi-conducteurs utilisant les paires "LED-PhotoDiode" sont appelés optocoupleurs (Fig. 3).
Figure. 3. Oppon: 1 - LED, 2 - Photodiode
Les chaînes d'entrée et de sortie de ces périphériques ne sont pas connectées électriquement, car la transmission du signal est effectuée par rayonnement optique.
Principe d'action des photodiodes
La photodiode à semi-conducteur est une diode semi-conductrice qui dépend de l'éclairage.
Habituellement, les diodes semi-conductrices sont utilisées comme photodium avec une transition, qui est décalée dans le sens opposé par une source d'alimentation externe. Lors de l'absorption de la lumière quant dans le R-N, la transition ou dans les régions adjacentes à celle-ci est formée de nouveaux transporteurs de charge. Les transporteurs de charge Nezore surviennent dans les zones adjacentes à la transition vers la transition à distance, pas la préjection », par la longueur de diffusion, diffuse dans la transition R-N et en passant * à travers elle sous l'action du champ électrique. C'est-à-dire que le courant d'inverse augmente lorsque l'éclairage augmente. L'absorption de Quanta directement dans la transition conduit à des résultats similaires. La valeur pour laquelle le courant inverse augmente est appelé photoc.
Caractéristiques des photodiodes
Les propriétés de la photodiode peuvent être décrites dans les caractéristiques suivantes:
La caractéristique Volt-Ampere de la photodiode est la dépendance du courant de lumière à un flux de lumière constant et un courant noir 1T de la tension.
La caractéristique de la lumière de la photodiode est due à la dépendance du photocourant de l'illumination. Avec une augmentation de l'éclairage, le photocourent augmente.
La caractéristique spectrale de la photodiode est la dépendance du photocourant de la longueur d'onde de la lumière qui tombe sur la photodiode. Il est déterminé pour les grandes longueurs d'onde de la longueur d'onde de la zone interdite et avec des longueurs d'onde basse, le plus grand indicateur d'absorption et l'augmentation de l'effet de la recombinaison de surface des supports de charge avec une diminution de la longueur d'onde de la lumière Quanta. C'est-à-dire que la limite de sensibilité aux ondes abrégées dépend de l'épaisseur de la base et de la vitesse de la recombinaison de surface. La position du maximum dans la caractéristique spectrale de la photodiode dépend fortement du degré de croissance du coefficient d'absorption.
La constante de temps est la période pendant laquelle la photo de photodiode change après illumination ou après la variation de la photodiode dans E Times (63%) par rapport à la valeur établie.
Résistance sombre - résistance de la photodiode en l'absence d'éclairage.
La sensibilité intégrale est déterminée par la formule:
où 1f - PhotoTock, F - Illumination.
Inertie
Il y a trois facteurs physiques affectant l'inertie:
1. Temps de diffusion ou supports de déséquilibre à travers la base T;
2. Temps de vol à travers la transition P-N;
3. Temps de recharge de la capacité de barrière de la transition RF, caractérisée par la constante de temps de RC6AP.
L'épaisseur de la transition, en fonction de la tension inverse et de la concentration d'impuretés dans la base de données, est généralement inférieure à 5 microns, et donc t, - 0,1 non. RC6AP est déterminé par la capacité de barrière de la transition R-P en fonction de la tension et de la résistance de la base de photodium à une faible résistance à la charge dans la chaîne extérieure. RC6AP est généralement plusieurs nanosecondes.
Calcul de l'efficacité de la photodiode et de la puissance
L'efficacité est calculée par la formule:
où le VRS est l'éclairage; I - Force actuelle;
U est la tension sur la photodiode.
Le calcul de la puissance de la photodiode illustre la Fig. 2.12 et Tableau 2.1.
Figure. 2.12. La dépendance de la puissance de la photodiode de la tension et du courant
La puissance maximale de la photodium correspond à la zone maximale de ce rectangle.
Tableau 2.1. Dépendance de pouvoir sur l'efficacité
Puissance légère, MW
Force de courant
Voltage, B.
Application de photodiode dans Ollelectronics
PhotoDiode fait partie intégrante de nombreux dispositifs optoélectroniques complexes:
Chips intégrales optoélectroniques.
La photodiode peut avoir une vitesse supérieure, mais son gain du photocourant ne dépasse pas l'unité. En raison de la disponibilité de la communication optique, les puces intégrales optoélectroniques ont un certain nombre d'avantages significatifs, à savoir: presque l'omission de la galvanoplastie parfaite des circuits de contrôle de la puissance tout en maintenant une connexion fonctionnelle forte entre elles.
Photodétecteurs multi-éléments.
Ces dispositifs (scanner, matrice de photodiode avec contrôle sur le transistor MOS, les instruments photosensibles avec charge et autres) sont parmi les produits la plus rapide et progressif de la technologie électronique. L'option optoélectrique basée sur la photodiode est capable de réagir non seulement au temps lumineux, mais également sur les caractéristiques spatiales de l'objet, c'est-à-dire de percevoir son image visuelle complète.
Le nombre de cellules photosensibles dans l'appareil est assez volumineux, donc outre tous les problèmes du photodétecteur discret (sensibilité, vitesse, zone spectrale), il est nécessaire de résoudre le problème des informations de lecture. Tous les photodétecteurs multi-éléments sont des systèmes de numérisation, c'est-à-dire des périphériques qui permettent l'analyse de l'espace étudié en le visant régulièrement (décomposition d'élément).
Comment est la perception des images?
La distribution de la luminosité de l'objet d'observation se transforme en une image optique et se concentre sur la surface photosensible. Ici, l'énergie lumineuse passe en électricité, avec la réponse de chaque élément (courant, charge, tension) proportionnelle à son éclairage. Le motif de luminosité est converti en un relief électrique. Le schéma de numérisation produit une enquête séquentielle périodique de chaque élément et la lecture des informations contenues. Ensuite, à la sortie de l'appareil, nous obtenons une séquence d'impulsions vidéo dans lesquelles l'image perçue est codée.
Lors de la création de photodétecteurs multi-éléments, ils s'efforcent d'assurer la meilleure exécution des fonctions de conversion et de numérisation. Opro.
Opto s'appelle un tel dispositif optoélectronique dans lequel il existe une source et un récepteur de rayonnement avec l'un ou l'autre type de communication optique entre eux, combiné de manière constructive et placée dans un cas. Entre la chaîne de contrôle (le courant dans lequel est petit, sur plusieurs mA), où l'émetteur est allumé et l'exécutif, dans lequel le photodétecteur fonctionne, il n'y a pas de connexion électrique (galvanique) et les informations de contrôle sont transmises par moyen de rayonnement léger.
Cette propriété de la paire optoélectronique (et dans certains types d'optocoules, même optique Optopar est présente dans certaines autres unités) s'est avérée indispensable dans ces nœuds électroniques, où il est nécessaire de fixer l'effet des circuits électriques de sortie à l'entrée. . Tous les éléments distincts (transistors, thyristors, microcircuits qui changent d'ensembles, ou une puce avec un rendement permettant de commuter la charge de puissance élevée) et les chaînes de direction sont connectées électriquement les unes aux autres. Il est souvent inacceptable si la charge haute tension est commutée. De plus, les retours émergents entraînent inévitablement l'apparition d'interférences supplémentaires.
Un photodétecteur constructif est généralement fixé au bas du boîtier et l'émetteur est en haut. L'écart entre l'émetteur et le photodétecteur est rempli de matériau d'immersion - la colle optique polymère fonctionne le plus souvent ce rôle. Ce matériau effectue le rôle d'une lentille de concentration sur une couche sensible du photodétecteur. Le matériau d'immersion est recouvert d'un film spécial reflétant les rayons lumineux à l'intérieur pour empêcher la diffusion de rayonnement au-delà de la zone de travail du photodétecteur.
Le rôle des émetteurs dans les optocoules, en règle générale, effectuer des voyants arsenid-gally-gallyes. Les éléments photosensibles des optocoupleurs peuvent être des photodiodes (optocoupleurs de la série ADD ...), des phototransistors, des phototrimistants (série d'optocromètre d'un Dee. ,.) et des systèmes de photowork hautement infectés. Dans une diode Optopar, par exemple, une photodiode basée sur le silicium est utilisée comme élément photodéteid et une diode d'émission infrarouge est servie par l'émetteur. La caractéristique spectrale maximale du rayonnement de la diode survient sur la longueur d'onde d'environ 1 μm. Les optocoupleurs de diode sont utilisés dans les modes de photodiode et de photogogénéération.
Les optiques du transistor (série AOT ...) ont des avantages par rapport à la diode. Le courant de collecteur du transistor bipolaire est contrôlé à la fois optiquement (agissant sur la LED) et électriquement selon la chaîne de base (dans ce cas, le travail du phototransistor en l'absence de rayonnement de la LED de contrôle optique n'est pratiquement pas différent de celui de la exploitation d'un transistor de silicium ordinaire). Sur le transistor de terrain, le contrôle est effectué à travers la chaîne d'obturation.
De plus, le phototransistor peut fonctionner dans des modes de clé et d'amplification, et la photodiode n'est que la clé. OPROES avec des transistors composites (par exemple, AOT1YUB), ont le plus grand gain (ainsi que l'ensemble habituel sur le transistor composite), peut basculer la tension et le courant de valeurs suffisamment volumineuses et selon ces paramètres uniquement par les optocoles thyristor et Le type optoélectronique de type KR293KP2 - KR293KP4, adapté à la commutation de chaînes à haute tension et à débit élevé. Aujourd'hui, de nouveaux relais optoélectroniques de la série K449 et K294 sont apparus sur le marché de la vente au détail. La série K449 vous permet de basculer la tension jusqu'à 400 V à un courant à 150 mA. De telles puces dans l'étui de trempette compact à quatre eaux arrivent à remplacer des relais électromagnétiques à faible puissance et présentent de nombreux avantages par rapport au relais (fonctionnement silencieux, fiabilité, durabilité, manque de contacts mécaniques, une large plage de tension de réponse) . En outre, leur prix abordable s'explique par le fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des métaux précieux (les contacts de swing sont couverts de relais).
Dans les optocoupleurs de résistance (par exemple, OEP-1) et les énergies sont une minibique à incandescence électrique, placée dans un cas.
La notation graphique d'optocoupleurs selon GOST est attribuée à un code conditionnel - la lettre latine u, après laquelle le numéro de séquence de l'appareil suit dans le schéma.
Le chapitre 3 du livre décrit les périphériques et les périphériques illustrant l'utilisation d'optocouples.
