Шта је фотодиода? (Део 2)

Следећи проблеми се могу решити коришћењемПхотодиодеили фототранзистор. На пример, камера телефона треба да измери амбијентално осветљење да би утврдила да ли треба да се активира блиц. Како неинвазивно проценити ниво кисеоника у крви? Ови оптоелектронски уређаји претварају светлост (фотоне) у електричне сигнале које микропроцесор (или микроконтролер) може „видети“. На овај начин је могуће контролисати позиционирање и распоред објеката, одредити интензитет светлости и мерити физичка својства материјала на основу његове интеракције са светлошћу.

Хајде сада да причамо о другом делу.

1. Структура фотодиоде

Један од кључних захтева за фотодиоду је погодно подручје за сакупљање светлости. Унутар стандардног ПН споја, ово је релативно мало, али се површина може повећати употребом ПИН диоде. Пошто је унутрашњи регион садржан у активном споју који се користи за сакупљање светлости, регион који се користи за сакупљање светлости је много већи, чинећи ПИН фотодиоду ефикаснијом.

У процесу производње фотодиода, дебели унутрашњи слојеви се убацују између слојева П-типа и Н-типа. Средњи сопствени слој може бити потпуно сопствени или врло благо допиран да би постао Н-слој. У неким случајевима, може се узгајати на супстрату као епитаксијални слој, или може бити садржан у самом супстрату.

П плус дифузиони слој се може развити на јако допираном епитаксијалном слоју Н-типа. Контакт је направљен од металног дизајна и може се направити у два терминала као што су анода и катода. Предња површина диоде се може поделити на два типа, као што су активна површина и пасивна површина.

Дизајн неактивне површине може се урадити силицијум диоксидом (СиО2). На активној површини, светлост може да сија на њу, док на неактивној површини светлост не може да сија. Покривањем активне површине антирефлексним материјалом, енергија светлости се не губи, а максимум се може претворити у електричну струју.

Један од главних захтева фотодиоде је да обезбеди да максимална количина светлости достигне унутрашњи слој. Један од најефикаснијих начина да се то постигне је постављање електричних контаката са стране уређаја, као што је приказано на слици. Ово омогућава да максимална количина светлости дође до ефективног региона. Утврђено је да пошто је супстрат јако допиран, скоро да нема губитка светлости јер ово није активна област.

Пошто се светлост углавном апсорбује на одређеној удаљености, дебљина унутрашњег слоја обично одговара овој. Свако повећање преко ове дебљине ће смањити брзину рада – важан фактор у многим применама – и неће значајно повећати ефикасност.

Светлост такође може ући у фотодиоду са једне стране споја. Радећи фотодиоду на овај начин, може се направити мање унутрашњих слојева како би се повећала брзина рада, иако са смањеном ефикасношћу.

У неким случајевима се могу користити хетероспојеви. Овај облик конструкције има додатну флексибилност да прима светлост са подлоге и има већи енергетски јаз, што га чини провидним за светлост.

Као мање стандардан процес, скупљи је за имплементацију и стога има тенденцију да се користи за специјализованије производе.

2. Карактеристике фотодиоде

(1) волт-ампер карактеристике

Односи се на однос између фотострује на фотодиоди и напона примењеног на њу.

(2) Карактеристике осветљења

Односи се на однос између светлосног тока и фотострује када је напон фотодиоде између катоде и аноде константан. Нагиб криве светлосне карактеристике назива се осетљивост фотодиоде.

(3) Спектралне карактеристике

Однос између фотострује и таласне дужине упадне светлости назива се спектрално својство. Енергија фотона је повезана са таласном дужином светлости: што је већа таласна дужина, то је мања енергија фотона; Што је таласна дужина краћа, фотон је енергичнији.

3. Функција фотодиоде

(1) Контрола светла

Фотодиода се може користити као фотоелектрични прекидач, а њено коло је приказано на следећој слици. Када нема светлости, фотодиода ВД1 се прекида због обрнутог напона. Транзистори ВТ1 и ВТ2 су такође прекинути без базне струје. Релеј је у стању ослобађања.

Када се светлост емитује на ВД1, она прелази са прекида на проводљивост. Као резултат тога, ВТ1 и ВТ2 се укључују сукцесивно, релеј К се повлачи и контролни круг се укључује.

(2) пријем оптичког сигнала

Фотодиоде се могу користити за пријем светлосних сигнала. На следећој слици је приказано коло фотодиоде са појачањем за пријем оптичког сигнала. Светлосни сигнал прима фотодиода ВД, појачава ВТ, а излази кондензатором спреге Ц.

4. Примене фотодиода

(1) Фотоћелија

Фотоћелија је у суштини велика површина ПН споја. Када се светлост емитује на површини ПН споја, као што је површина П-области, сваки фотон у П-области производи слободни пар електрон-рупа ако је енергија фотона већа од ширине појасног појаса полупроводничког материјала.

Пар електрон-рупа брзо дифундује према унутра и формира електромоторну силу која је повезана са интензитетом светлости испод електричног поља споја. У овом тренутку, ако га користимо као напајање и повежемо га са спољним колом, све док има светлости, он ће наставити да снабдева напајање, што је фотоћелија. Другим речима, фотоћелија је фотоелектрични уређај са ПН спојем без преднапона. Може директно претворити светлосну енергију у електричну.

(2) Соларне ћелије

Соларна ћелија је полупроводнички уређај. Када сунчева светлост удари у полупроводник, део се рефлектује, а остатак се апсорбује или продире у полупроводник. Део апсорбоване светлости постаје топлота, док се други фотони сударају са валентним електронима који чине полупроводник, стварајући парове електрон-рупа. На овај начин се светлосна енергија претвара у електричну.

Стога, након што се сунчева светлост озрачи, два краја соларне ћелије ће генерисати једносмерни напон, претварајући тако енергију сунчеве светлости директно у једносмерну струју. Ако залемимо металне водове на П и Н слојеве и повежемо оптерећење, струја ће тећи кроз спољашње коло.

На овај начин, ако серију фотоћелија повежемо паралелно, одређени напон и струја се могу генерисати за излазну снагу.

(3) фотонапонски систем осветљења

Фотонапонски систем за производњу енергије је систем за производњу енергије који користи соларне ћелије за претварање сунчеве енергије у електричну. Користи фотонапонски ефекат.

Главне компоненте су соларне ћелије, батерије, контролери и инвертори. Висока поузданост, дуг радни век, без загађења, независна производња електричне енергије, рад повезан на мрежу фотодиода.

Пошто на фотонапонски режим фотодиоде у великој мери утичу спољашњи фактори околине као што су светлост и температура, радна тачка се брзо мења. Постоје независни системи за производњу електричне енергије и системи за производњу електричне енергије повезани на мрежу.

① Независни фотонапонски систем за производњу енергије

Независни фотонапонски систем за производњу енергије је метода производње енергије која није повезана на мрежу. Потребне су му батерије за складиштење енергије за ноћ. Независна соларна фотонапонска производња енергије се углавном користи у удаљеним селима и кућама

Дијаграм структуре волт-генеративног система

② фотонапонски систем за производњу електричне енергије повезан на мрежу

Фотонапонски систем за производњу електричне енергије повезан са мрежом повезан је са националном мрежом да би снабдевао мрежу електричном енергијом. Не требају батерије. Стамбени фотонапонски системи за производњу енергије су углавном у кући. Такође се користе у јавним комуналним делатностима, системима за осветљење ноћног пејзажа и соларним фармама.

(4) Остале примене фотодиода су:

•Као светлосни сензор се користи фотодиода. Пошто је струја у њему пропорционална интензитету светлости, користи се и за мерење интензитета светлости.

•Фотодиоде у детекторима дима могу се користити за детекцију дима и ватре.

• Фотодиоде и ЛЕД диоде су комбиноване да би се направили оптички изолатори и оптички спојници

•Користи се као соларна ћелија у соларним панелима

• Користи се за баркод скенер, препознавање карактера

•За системе за детекцију препрека,

•Може да се користи као присуство страница и бројач страница у штампачима

•За детекцију близине, оксиметар

• Такође се користи за оптичке енкодере и декодере

•Оптички пренос информација, заснован на комуникацији оптичким влакнима

• Сензор положаја

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.