Професионални познания

Познания за фотодиодите

2022-05-27
Определение: Полупроводниково устройство, което открива светлина с p-n или p-i-n структура.
Фотодиодите често се използват като фотодетектори. Такива устройства съдържат p-n преход и обикновено имат вътрешен слой между n и p слоевете. Устройствата с присъщи слоеве се наричатФотодиоди тип PIN. Изчерпващият слой или присъщият слой абсорбира светлина и генерира двойки електрон-дупка, които допринасят за фототока. В широк диапазон на мощност фототокът е строго пропорционален на интензитета на абсорбираната светлина.
Режим на работа
Фотодиодите могат да работят в два различни режима:
Фотоволтаичен режим: Подобно на слънчева клетка, напрежението, произведено от aфотодиодоблъчени от светлина могат да бъдат измерени. Връзката между напрежението и оптичната мощност обаче е нелинейна и динамичният обхват е относително малък. И не може да достигне пикови скорости.
Фотопроводим режим: В този момент към диода се прилага обратно напрежение (т.е. диодът е непроводим при това напрежение при липса на падаща светлина) и се измерва полученият фототок. (Достатъчно е напрежението да се поддържа близо до 0.) Зависимостта на фототока от оптичната мощност е много линейна и неговата величина е шест порядъка по величина или повече по-голяма от оптичната мощност, например за силициев p-i-n с активна площ от няколко mm2 За фотодиодите последната варира от няколко нановата до десетки миливати. Големината на обратното напрежение почти не влияе на фототока и има слаб ефект върху тъмния ток (при липса на светлина), но колкото по-високо е напрежението, толкова по-бърза е реакцията и толкова по-бързо загрява устройството.
Обикновените усилватели (наричани още трансимпедансни усилватели) често се използват за предварително усилване на фотодиоди. Този усилвател поддържа напрежението постоянно (напр. близо до 0 или някакво регулируемо отрицателно число), така че фотодиодът да работи във фотопроводим режим. И токовите усилватели обикновено имат добри шумови свойства и чувствителността и честотната лента на усилвателя могат да бъдат по-добре балансирани от обикновена верига, състояща се от резистор и усилвател на напрежение. Някои търговски настройки на усилватели използват много различни настройки на чувствителността, за да направят мощността на измерване много гъвкава в лабораторията, така че можете да получите голям динамичен обхват, нисък шум, някои имат вградени дисплеи, регулируемо преднапрежение и отместване на сигнала, могат да се настройват филтри и т.н.
Полупроводников материал:
Типичните фотодиодни материали са:
Силиций (Si): малък тъмен ток, висока скорост, висока чувствителност в диапазона 400-1000 nm (най-висока в диапазона 800-900 nm).
Германий (Ge): висок тъмен ток, ниска скорост поради големия паразитен капацитет, висока чувствителност в диапазона 900-1600nm (най-високата в диапазона 1400-1500nm).
Индий Галиев Арсенид Фосфор (InGaAsP): Скъп, нисък тъмен ток, бърз, висока чувствителност в диапазона 1000-1350nm (най-висок в диапазона 1100-1300nm).
Индий галиев арсенид (InGaAs): скъп, нисък тъмен ток, бърз, висока чувствителност в диапазона 900-1700nm (най-висок в диапазона 1300-1600nm)
Диапазонът на дължината на вълната, описан по-горе, може да бъде значително надвишен, ако се използва модел с по-широк спектрален отговор.
ключови свойства:
Най-важните свойства нафотодиодиса:
Отзивчивостта, която е фототок, разделен на оптична мощност, е свързана с квантовата ефективност и зависи от дължината на вълната
Активна зона, т.е. чувствителна към светлина зона.
Максимално допустим ток (обикновено ограничен от ефектите на насищане).
Тъмен ток (съществува във фотопроводим режим, много важен за откриване на много нисък интензитет на светлината).
Скоростта или честотната лента е свързана с времето на нарастване и спадане и се влияе от диелектричната проницаемост.
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept