Navoiy kon-metallurgiya kombinati navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti

2.3 Fotodiodlar to‘g‘risida umumiy ma’lumotlar va ularning qo’llanilishi
Ayrim moddalarga yorug’lik tushganda, energiya modda atomlari tomonidan yutilib, elektron – kovak juftini hosil kiladi. Bu moddadan yasalgan material uchlariga kuchlanish berilsa, elektronlar bir tomonga, kovaklar ikkinchi tomonga xarakat kiladi. Yoruglik intensivligi ortishi bilan tok kuchi ham ortib boradi.
Fotoelektrik kurilmalar yoruglik ta’sirida kuchlanish hosil kiladi. Odatda ular p-o’tishga ega bo’lib, hosil bo’lgan kuchlanishning musbat qutbi n-soxada bo‘ladi. Bu kuchlanish tashqi zanjirga ulansa tok hosil qilishmumkin. Tok yo‘nalishi o’tish yo‘nalishiga qarama-qarshi bo‘ladi.Fotodiodlar–yorug’lik ta’sirida elektr tokini o’tkazuvchi qurilma sifatida ishlatilishi mumkin.
Yoruglik diodlar–bu bir yoki bir necha p-n o’tishga ega bo’lgan diod bo’lib, undan tok o’tganda o‘zidan yorug’lik chiqaradi.(2.3-rasm). Bu diodda tok tashuvchi zarrachalar elektronlar va kovaklardan iborat bo’lsada, elektronlarning miqdori kovaklarga nisbatan ko‘proq bo‘ladi. Elektronlar n soxadan p- soxaga o’tish davomida, bir energetik satxdan ikkinchisiga o’tadi. Elektronlar p- soxada kovaklar bilan rekombinatsiyalanib o’zlarining ortiqcha energiyalarini yo’qotadi. Bu energiya nur sifatida chiqadi. Tok ortishi bilan yorug’lik intensevligi ham ortadi. Chiqayotgan nur kengroq fazoga taqsimlanishi uchun diodning nur chiqayotgan soxasiga ixcham linza ham o’rnatiladi. Diod materialiga qarab undan ixcham nurning rangi ham bo‘ladi.

2.3-rasm.

Elektrotexnika sohasida alohida joylarni turli xil qurilmalar va qurilmalarda ishlatiladigan fotodiodlar egallaydi. Fotodiod - bu oddiy Diodga o'xshash xususiyatlarga o'xshash yarimo'tkazgich elementidir. Uning teskari oqimi uning ustidagi yorug'lik oqimining intensivligiga bevosita bog'liq. Ko'pincha fnodiod sifatida pn birikmasi bo'lgan yarimo'tkazgich elementlari ishlatiladi.
Qurilma va ishlash printsipi
Fotodiod ko'plab elektron qurilmalarning bir qismidir. Shuning uchun u keng shuhrat qozondi. An'anaviy LED - bu pn birikmasi bo'lgan diod, uning o'tkazuvchanligi undagi yorug'lik hodisasiga bog'liq. Zulmatda fotodiod an'anaviy diodning xususiyatlariga ega.
1 - yarimo'tkazgichli birikma.
2 - musbat qutb.
3 - fotosensitiv qatlam.
4 - manfiy qutb.
O'tish tekisligidagi yorug'lik oqimining ta'siri ostida fotonlar chegara qiymatidan oshadigan energiya bilan so'riladi, shuning uchun n-mintaqada zaryad tashuvchilar juftligi - fotokarvirlar hosil bo'ladi.
Fotokameralarni "n" mintaqa chuqurligida aralashtirganda, aksariyat tashuvchilarda rekombinatsiyaga vaqtlari bo'lmaydi va pn chegarasiga o'tadi. O'tish paytida fotokameralar elektr maydoniga bo'linadi. Bunday holda, teshiklar "p" mintaqaga kiradi va elektronlar o'tishdan o'tolmaydi, shuning uchun ular o'tish pn chegarasi va "n" mintaqasi yaqinida to'planadi.
Diodning teskari oqimi yorug'lik ta'sirida ortadi. Teskari oqim ko'taradigan qiymatga fotokurrent deyiladi.
Teshiklar ko'rinishidagi fotokameralar "n" mintaqaga nisbatan "p" mintaqaning ijobiy zaryadini bajaradi. O'z navbatida, elektronlar "p" mintaqaga nisbatan "n" mintaqaning salbiy zaryadini hosil qiladi. Olingan potentsial farq fotoelektromotor kuch deb nomlanadi va "E f " bilan belgilanadi . Fotodiodda hosil bo'lgan elektr oqimi teskari bo'lib, katoddan anodga yo'naltiriladi. Bundan tashqari, uning qiymati yorug'lik miqdoriga bog'liq.

• 
  
  Ishlash rejimlari
  
• 
  
  Fotodiodlar quyidagi rejimlarda ishlashga qodir:
  
• 
  
  Fotosurat generatori rejimi. Elektr manbai ulanmasdan.
  
• 
  
  Fotokonverter rejimi. Tashqi quvvat manbai ulanganda.
  

Fotogeneratorning ishlashida quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiradigan quvvat manbai o'rniga fotodiodlardan foydalaniladi. Bunday fotogeneratorlarga quyosh batareyalari deyiladi. Ular turli xil qurilmalarda, shu jumladan kosmik kemalarda ishlatiladigan quyosh panellarining asosiy qismidir.
Silikon asosidagi quyosh batareyalarining samaradorligi 20% ni tashkil qiladi, kino elementlari uchun bu parametr ancha katta. Quyosh batareyalarining muhim xususiyati bu chiqish quvvatining og'irlik va sezgir qatlam maydoniga bog'liqligi. Ushbu xususiyatlar 200 Vt / kg va 1 kVt / m 2 ga etadi .
R n yuklanishidagi kuchlanish va oqim fotodiodning xarakteristikalari va yuk chizig'ining kesishish joyida R n qarshiligiga to'g'ri keladi . Zulmatda fotodiod o'zining harakatida an'anaviy diodaga teng keladi. Qorong'u rejimda silikon diodlar uchun oqim 1 dan 3 mikroampgacha, germaniy uchun 10 dan 30 mikamampgacha.
Fotodiodlarning turlari
Fotodiodlarning bir nechta turlari mavjud, ularning afzalliklari bor.
p - i - n fotodiod
Pn mintaqasida bu Diod yuqori qarshilik va ichki o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan qismga ega. Yorug'lik ta'sirida juft juftliklar va elektronlar paydo bo'ladi. Ushbu zonadagi elektr maydoni doimiy qiymatga ega, bo'sh joy zaryadi yo'q.
Ushbu yordamchi qatlam qulflash qatlamining quvvatini sezilarli darajada kamaytiradi va kuchlanishdan mustaqil. Bu diodlarning ishlaydigan chastota diapazonini kengaytiradi. Natijada, tezlik keskin oshadi va chastota 10 gertsga etadi. Ushbu qatlamning ortib borayotgan qarshiligi yorug'lik yo'qligida oqimni sezilarli darajada kamaytiradi. Yorug'lik oqimi p-qatlam orqali kirishi uchun u qalin bo'lmasligi kerak.
Ko'chki fotodiodlari
Ushbu turdagi diod yuqori sezgir yarimo'tkazgich bo'lib, u yorug'likni fotoelektrik effekt yordamida elektr tok signaliga o'zgartiradi. Boshqacha aytganda, bular ko'chkini ko'payishi ta'siri tufayli signalni kuchaytiradigan fotodetektorlardir.
1 - ohmik kontaktlar 2 - antireflektiv qoplama
Ko'chki fotodiodlari boshqa fotodetektorlardan farqli o'laroq sezgirroqdir. Bu ularni ahamiyatsiz yorug'lik kuchlariga qo'llash imkonini beradi.
Superlattices ko'chki fotodiodlarini loyihalashda ishlatiladi. Ularning mohiyati shundaki, tashuvchilarning ta'sirlanish ionlanishidagi sezilarli farqlar shovqinning pasayishiga olib keladi.