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 Photodiodes
La 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.
- En cas de lumière sur la P-N, la transition a lieu de la lumière quant à la formation de supports photo.
- Les photomasters sur le terrain N sont adaptés à la frontière sur laquelle ils sont divisés sous l'influence de l'électro
- Les trous sont déplacés vers la zone Z et les électrons sont collectés dans la zone n ou près de la bordure.
- Les trous chargent la région P de manière positive et les électrons - la zone n est négative. La différence potentielle est formée
- Plus l'éclairage est élevé, plus le courant inverse est élevé
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 travail
Les photodiodes sont divisées en fonction du mode de fonctionnement.
Mode Photogogenerateur
Effectuée 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 photocout
L'alimentation dans le circuit est connectée à la polarité inverse, la photodiode dans ce cas sert de capteur de lumière.
Réglages principaux
Les propriétés des photodiodes définissent les caractéristiques suivantes:
- Voltamper. Détermine la modification de la magnitude du courant lumineux en fonction de la tension changeante pendant le flux stable de la lumière et du courant sombre
- Spectral. Caractérise l'effet de la longueur d'onde légère sur une photocope
- La constante de temps est la période pendant laquelle le courant répond à une augmentation de la gradation ou de l'éclairage de 63% de la valeur définie
- Seuil de sensibilité - Flux de lumière minimal à quelle diode réagit
- Résistance sombre - un indicateur caractéristique d'un semi-conducteur en l'absence de lumière
- Inertie
De quelle est la photodiode?
Variétés de photodiodes
ÉPINGLER
Pour 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. Selon l'objectif fonctionnel, les photododes P-I-N-N sont divisées en détecteur, mélange, paramétrique, restrictif, multiplication, réglage et autres.
avalanche
Cette 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 schottky
Il se compose de métal et de semi-conducteur, autour de la frontière de laquelle le champ électrique est créé. La principale différence des photodiodes ordinaires de type P-I-N est l'utilisation de supports de base et non supplémentaires.
Avec hétérostructure
Il 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
- Chips intégrales optoélectroniques. Les semi-conducteurs fournissent une communication optique garantissant une électroplation efficace de puissance et de directives lors de la maintenance d'une connexion fonctionnelle.
- Photodétecteurs multi-éléments - Scanners, appareils photosensibles, matrices de photodiode. L'élément optoélectrique est capable de percevoir non seulement la luminosité de l'objet et son changement de temps, mais également créer une image visuelle complète.
Autres domaines d'utilisation: lignes de fibre optique, RangeFinders laser, installation de tomographie d'émission-positron.
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Anatoly Melnik
Spécialiste dans le domaine des composants électroniques et électroniques. Consultant pour la sélection des détails dans l'élément radio de la société.
Lors de la lecture d'un phonogramme photographique, la source de signal est la photodiode. Il peut fonctionner dans le mode photovoltaïque ou photodiode. Schéma d'inclusion photodiode Travail en mode photo galvanique L'entrée de l'amplificateur de transistor est illustrée à la Fig. 45, mais.Dans ce mode, la photodiode fonctionne sans source d'alimentation. Sous l'action de la lumière dans la région de type N, des liaisons covalentes sont détruites et les électrons libérés s'accumulent dans cette zone, la chargeant de manière négative et les trous sont dessinés dans la région du type R, la chargeant de manière positive. Ainsi, la différence de potentiel est créée entre l'anode et la cathode - Photo-EDC E f.Avec un flux de lumière constant en mode de paix sous l'action de cet EDC dans la chaîne de photodium, un courant constant de la zone procède rÀ la zone pÀ travers la résistance de charge R NF. Lors de la lecture d'un phonogramme, le flux de lumière pulsait, de sorte que la photo EMF et le courant de la chaîne de photodiode pulsent. Tension de composant variable sur la charge R nf.il s'agit de la tension du signal d'entrée, qui à travers le condensateur avec C est transmis à la base du transistor. Le composant variable du courant de photodiode est ramifié: la pièce passe à travers la résistance R NF et l'autre partie à travers le condensateur avec C et la transition de l'émetteur du transistor.
L'opération de photodiode dans le mode photo galvanique est utilisée dans le type d'équipement de reproduction de son mobile K3VP-i0 et K3VP-14.
Lorsque vous utilisez une photodiode en mode photodiode (Fig. 45, B) dessus, une tension constante est alimentée à partir de la source d'alimentation, qui est la tension inverse de la transition du trou d'électrons. En l'absence d'un flux de lumière à travers une photodiode, un très petit flux de courant - il s'agit d'un courant sombre. Sous l'action de la lumière, la résistance inverse des transitions P-N-n augmente à travers la photodiode augmente considérablement.
En l'absence d'un signal, le courant de lumière reste constant et courant permanent traverse la photodiode. Il va de la source d'alimentation plus à travers la résistance de la charge, la photodiode r nf et la photodiode à la quantité d'alimentation moins. Dans le mode de lecture enregistré sur le phonogramme de signal, le flux de lumière et le courant de la photodiode, comme dans le premier mode, pulsé et le composant variable du courant crée sur la charge et à l'entrée de l'entrée d'amplificateur.Figure. 45 schémas allumer des photodiodes: A - en mode photovoltaïque;
b - En mode photodiode
En mode photodiode, la sensibilité de la photodium augmente par rapport au mode photovoltaïque, et l'entrée le signal Noah augmente; résistance interne de la photodiode pour courant alternatif Augmente également.
Le travail de la photodiode en mode photodiode est utilisé dans le type d'équipement de transistor stationnaire "son T. "
Les photodiodes montées sur des caractéristiques de photo sur les projecteurs de films de différents postes peuvent avoir une variation des paramètres et une sensibilité inactive particulière, qui conduit à une récupération inégale de postes. Afin de démontrer le son du son, le volume du son lors de la commutation de poteau par poteau, dans la cellule photo, il est prévu de réguler le recul de la photodiode. Le circuit de commande (Fig. 46) permet une résistance variable Rréduisez le signal entrant dans la photodiode à venir sur entréeamplificateur. Dans la position supérieure du moteur de résistance R3résistance à la chaîne R1, R3, C1,inclus dans la photodide parallèle, maximum, de sorte que le signal d'entrée est le plus important. Comme le moteur descend la résistance R3plus d'augmentation de la résistance à la chaîne totale R1, R3,CL diminue, son action de shunt augmente et le signal à l'entrée est réduit. Un tel schéma d'activation de la photodiode de type FDK155 est appliqué dans la reproduction du son "son T2-25.50.
La ligne de rotation de la photodium sur l'entrée de l'amplificateur doit être blindée, comme pour les autres sources de signal.
Les photodiodes utilisés dans l'équipement d'installation de film ont une sensibilité d'environ 4-6 ma / lmet donner un courant du signal d'entrée 1-2 μA.
Fig.46 Circuit de commande de photoddiode recul
Questions pour l'autotest:
1. Qu'est-ce qu'on appelle la chaîne d'entrée et quels sont les types de schémas de saisie?
2. Dessinez et expliquez les schémas d'inclusion du ramassage.
3. Dessinez et expliquez les schémas d'inclusion du microphone.
4. Pourquoi blinder les chaînes d'entrée et appliquer le diagramme symétrique du transformateur d'entrée?
5. Par exemple, le ramassage allume l'entrée de l'amplificateur le plus souvent à travers le diviseur de tension et dans des équipements de haute qualité, le transformateur d'entrée est utilisé dans du matériel de haute qualité pour allumer le microphone et la tête magnétique?
6. Dessinez et expliquez les photodiodes d'inclusion de circuit.
Lieu spécial dans l'ingénierie électrique occupe des photodiodes utilisées dans divers appareils et des appareils. La photodiode est un élément semi-conducteur, selon ses propriétés, une diode similaire à une diode simple. Son courant inverse dépend directement de l'intensité du flux lumineux qui tombe dessus. Le plus souvent, les éléments semi-conducteurs avec une transition P-N sont utilisés comme photodiode.
Dispositif et principe de fonctionnement
PhotoDiode fait partie de nombreux appareils électroniques. Par conséquent, il a acquis une grande popularité. Le voyant habituel est une diode avec une transition P-N, dont la conductivité dépend de la lumière qui tombe dessus. Dans le noir, la photodiode présente les caractéristiques de la diode ordinaire.
1
- transition semi-conductrice.
2
- Pôle positif.
3
- couche photosensible.
4
- Pôle négatif.
Sous l'action du flux de lumière sur le plan de transition, les photons sont absorbés par une énergie supérieure à la valeur limite, de sorte que dans la région N, les paires de supports de charge sont formées - transporteurs photo.
Lorsque vous mélangez des transporteurs de photos dans la profondeur du domaine «N», la partie principale des transporteurs n'a pas le temps de recombiner et d'aller à frontières p-n. À la transition, les transporteurs de photos sont divisés par un champ électrique. Dans le même temps, les trous vont à la région "P" et les électrons ne sont pas en mesure de passer la transition, s'accumulent donc près de la limite de transition du R-N, ainsi que du domaine "n".
Courant de diode inverse lorsque exposé à la lumière augmente. La valeur pour laquelle le courant inverse augmente est appelé photoc.
Les porte-photo sous forme de trous effectuent une charge positive de la zone "P" par rapport au domaine "N". À son tour, les électrons produisent une charge négative "N" de la région concernant la "P" de la région. La différence de potentiel résultante s'appelle une force de photodélectribution et désigne "E F". Le courant électrique survenant dans la photodiode est inverse et dirigé de la cathode à l'anode. Dans ce cas, sa valeur dépend de la magnitude de l'éclairage.
Modes de travail
Les photodiodes sont capables de fonctionner dans les modes suivants:
- Mode Photogogenerateur . Sans connecter la source d'électricité.
- Mode photocout . Avec la connexion d'une source d'alimentation externe.
Au travail photogénérateur Les photodiodes sont utilisées au lieu d'une source d'alimentation qui convertissent la lumière du soleil en énergie électrique. De tels photogogénérateurs sont appelés éléments ensoleillés. Ce sont les principales parties de piles solaires utilisées dans divers appareils, y compris sur le vaisseau spatial.
L'efficacité des panneaux solaires à base de silicium est de 20%, dans des éléments de film, ce paramètre est beaucoup plus grand. Une caractéristique importante des batteries solaires est la dépendance de la sortie de puissance au poids et à la zone de la couche sensible. Ces propriétés atteignent 200 w / kg et 1 kW / m 2.
Lors du fonctionnement de la photodiode comme convertisseur de photos La source de tension est connectée au schéma de polarité inversé. Dans le même temps, les graphiques inverse de la caractéristique Volt-ampere sous différents éclairages sont utilisés.
La tension et le courant sur la charge R N sont déterminés sur le graphe d'intersection des caractéristiques de la photodiode et de la ligne de charge, ce qui correspond à la résistance R n. Dans le noir, la photodiode dans son action équivaut à un dode conventionnel. Le courant de courant sombre des diodes de silicium varie de 1 à 3 micrompères, pour l'Allemagne de 10 à 30 microamper.
Types de photodiodes
Il existe plusieurs types de photodiodes qui ont leurs avantages.
p. – jE. – n. photodiode
Dans la région du P-N, cette diode a une parcelle avec une plus grande résistance et sa propre conductivité. Lorsqu'il est exposé à celui-ci, des lumières apparaissent des paires de trous et d'électrons. Le champ électrique de cette zone a une valeur constante, il n'y a pas de charge spatiale.
Cette couche auxiliaire réduit considérablement le conteneur de la couche de verrouillage et ne dépend pas de la tension. Il élargit les bandes de fréquences de fonctionnement des diodes. En conséquence, la vitesse augmente fortement et la fréquence atteint 10 10 hertz. Une résistance accrue de cette couche réduit considérablement le courant de courant en l'absence d'éclairage. Pour que le flux de lumière pénètre dans la couche R, il ne faut pas être épais.
Photodiodions d'avalanche
Ce type de diodes est un semi-conducteur de haute sensibilité qui convertissent l'éclairage dans le signal de courant électrique à l'aide de l'effet photo. En d'autres termes, ce sont des photodétecteurs qui améliorent le signal en raison de l'effet de la multiplication d'avalanche.
1
- contacts ohmiques 2
- revêtement anti-réfléchissant Les photodiodes d'avalanche sont plus sensibles, contrairement à d'autres photodétecteurs. Cela permet de les appliquer pour des capacités légères mineures.
Les Superlattices sont utilisées dans la conception de photodiodes d'avalanche. Leur essence réside dans le fait que des différences importantes dans l'ionisation de l'impact des transporteurs entraînent une goutte de bruit.
Un autre avantage de l'utilisation de structures similaires est la localisation de la reproduction d'avalanche. Cela réduit également les interférences. Dans la super-réseau, l'épaisseur des couches est de 100 à 500 angstroms.
Principe de fonctionnement
Avec une tension inverse, près de la magnitude de la ventilation de l'avalanche, le photocurinent est fortement renforcé par l'ionisation des chocs des transporteurs de charge. L'action est que l'énergie électronique augmente du champ externe et peut dépasser la limite d'ionisation de la substance, à la suite de laquelle la réunion de cet électron avec un électron de la zone de la valence entraînera l'apparition d'une nouvelle paire d'électron et de trou. Les transporteurs de charge de cette paire accéléreront le champ et peuvent contribuer à la formation de nouveaux transporteurs de charge.
Caractéristiques
Les propriétés de ces diodes lumineuses peuvent être décrites par certaines dépendances.
Volt-ampère
Cette caractéristique est la dépendance du courant pour le flux constant de la lumière de la tension.
JE. - TOK. M. - multiplication de coefficient U. - Tension Lumière
Cette propriété est la dépendance du courant diode de l'éclairage. Avec un flux de lumière croissant, le photocurin augmente.
Spectral
Cette propriété est la dépendance du courant diode de la longueur de l'onde lumineuse et est la largeur de la zone frontalière.
Temps constant
Cette fois, pour laquelle le photocurant diode change après le flux de lumière par rapport au sens établi.
Résistance sombre
C'est la valeur de la résistance à la diode dans le noir.
Inertie
Facteurs affectant cette fonctionnalité:
- Temps de diffusion des supports de charge de non-équilibre.
- Temps de passage sur la transition p-n.
- Capacité de la période de recharge barrière r-n Transition.
Champ d'application
Les photodiodes sont les éléments principaux de nombreux dispositifs optoélectroniques.
Chips intégrales (optoélectronic)
PhotoDiode peut avoir une vitesse de travail importante, mais le gain actuel n'est pas plus d'un. En raison de la connexion optique des puces, il existe des avantages importants: l'omission de la galvanoplastie parfaite des circuits de contrôle de circuits de puissance puissants. Dans le même temps, la connexion fonctionnelle est préservée entre elles.
Photodétecteurs avec plusieurs éléments
Ces périphériques sous forme d'une matrice de photodiode, scanner, sont de nouveaux appareils électroniques progressifs. Leur œil optoélectronique avec une photodiode peut créer une réaction aux propriétés spatiales et de luminosité des objets. En d'autres termes, il peut voir son image visuelle complète.
Le nombre de cellules sensibles à la lumière est très grande. Par conséquent, outre la performance et la sensibilité, il est nécessaire de lire des informations. Tous les photodétecteurs avec plusieurs photocellules sont des systèmes de balayage, c'est-à-dire des périphériques qui vous permettent d'analyser l'espace d'étude de l'espace par une visualisation constante de l'élément.
Les photodiodes ont également été largement utilisées dans les lignes de fibres optiques, les conflits de gamme laser. Récemment, de telles diodes légères sont devenues utilisées dans la tomographie d'émission-positron.
Actuellement, il existe des échantillons de matrices photosensibles constituées de photodiodes avalanches. Leur efficacité et leur portée dépendent de certains facteurs.
Les plus influents étaient des facteurs:
- Le courant de fuite total formé en ajoutant du bruit et du courant en l'absence de lumière.
- Efficacité quantique déterminant la proportion de la chute quant conduisant à la survenue de supports de courant et de charge.
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 - Lorsqu'une source CC est contenue dans le circuit extérieur de la photodium, ce qui crée un opposé et une vanne à la transition lorsqu'il n'y a pas de source de ce type. 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.
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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, il est caractérisé par la présence dans la zone P-N de la transition d'un site avec 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. Selon l'objectif fonctionnel, les photododes P-I-N-N sont divisées en détecteur, mélange, paramétrique, restrictif, 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 photodiodes ordinaires de type P-I-N est l'utilisation de supports de base et non supplémentaires. 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.
La désignation graphique conditionnelle, la structure et l'apparence de la photodiode 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 semi-conductrice ordinaire, ce qui garantit la possibilité d'une exposition à un rayonnement optique sur la transition P-N. 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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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:
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. Position maximale B. caractéristique spectrale 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. barrière de temps de recharge capacité R-P Transitions caractérisées 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 barrière capacité R-P Transition en fonction de la tension et de la résistance de la base de photodiode 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'optocoles, même Optophar est présente dans une autre autre, elle s'est avérée indispensable dans ces nœuds électroniques, où il est nécessaire de fixer l'effet du week-end. chaînes électriques sur 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.
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 sécurité, les diodes électroluminescentes ir sont actuellement utilisées dans des porte-clés d'alarme pour voitures, divers types Émetteurs sans fil Signaux par 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 les structures amateurs, dont certaines sont décrites 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. outre p-N photodiodesIl existe également des photodiodes P-I-N dans lesquelles il y a une couche d'un semi-conducteur non alloculaire I entre les couches de p- et n-. 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
Diagramme structural de la photodiode. 1 - cristal semi-conducteur; 2 - contacts; 3 - Conclusions; Φ - flux un 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 lors de la soumission à l'entrée d'un seul signal optique. 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 (WA) 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. L'augmentation de la vitesse dans la photodiode P-I-N est due au fait que le processus de diffusion est remplacé par des drifs de charge électrique dans un fort champ électrique. 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.
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 le soleil peut être considérablement plus important. 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.
