O’zbekiston respublikasi oliy ta’lim fan va innovatsiyalar vazirligi islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universitetining qo‘qon filiali

I_yod=(U_M-U_yod)/R_H
8.1, brasmdagisxemauchunU_kir U_chiq ,tokesa

BundaR_kir, r_kir-kaskadningvatranzistorningkirishqarshiligi; r_d-YODningdinamikqarshiligi; -tokningkuchayishkoeffitsienti.
AgarR_kir r_kir,xamda r_e«R_ndebxisoblansa, buxolatgakuchlanishlimanbaaorqaliosonginaerishishmumkin, unda

ifodagaegabo‘lamiz.

8.1 v,grasmdagisxemalaruchunYODorqalitok

bundaU_k.e.ochish-tranzistorochiqxoldagiqoldiqkuchlanish.
AgarU_M» U_yod, U_P» U_k.evaR_k» r_ddebxisoblasak, unda

Tranzistorbazasidagitok
I_B=(U_kir-U_BE)/R_b;
R_b-qarshiligitranzistorningto‘yinishtokinita’minlashikerak.

bundaS=I_B/I_Bgr-to‘yinishkoeffitsienti; I_Bgr-bazatokiningchegaraviyqiymati.

8.1-rasm. Nurdiodlariningulanishsxemalari.
YArim o‘tkazgich FD ishi ichki fotoeffektga asoslangan bo‘lib, bunda yorug‘lik fotonini yutilishidan yangi zaryad tashuvchi juftliklari-elektron va kovaklar hosil bo‘ladi. YA’ni foton atom bo‘lib yutilib, elektronlarni qo‘zg‘atadi va elektronlarni valentlik zonasidan o‘tkazuvchanlik zonasiga (shaxsiy yutilish) yoki aralashmali sathdan o‘tkazuvchanlik eonasiga (aralashmali yutilish) o‘tkazadi. Bu o‘tishlar elektr signallarni shakllanishiga sharoit yaratib, yarim o‘tkazgichning elektrik xarakteristikalarini o‘zgartiradi. YUqori tezkorlik va tushayotgan nurni samarali yutilishi aralashmali yutilish samarasi bilan bog‘liq. SHu sababli hozirda OA tizimlari uchun fotodiodlar aralashmali materiallar asosida tayyorlanadi. Agar aralashma materialli r- va n-turdagi yarim o‘tkazgichlar birlashtirilsa, elektron va kovaklar konsentratsiyasining har xilligi tufayli elektronlar diffuziyasi r-turdagi yarim o‘tkazgichda, kovaklar diffuziyasi esa n-turdagi yarim o‘tkazgichda yuz beradi. Natijada r-yarim o‘tkazgich tomonidagi kontakt yaqinidagi soha manfiy zaryadlanadi, n-yarim o‘tkazgich tomonidagi soha esa musbat zaryadlanadi. Bunda kontakt maydon vujudga kelib, u asosiy bo‘lmagan tashuvchilarning kelgusi diffuziyasini to‘xtatadi, kontakt o‘rnida tashuvchilar zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan juda ingichka qatlam hosil bo‘ladi. YArim o‘tkazgichlarga (6.1-rasm) kontakt diffuzion maydon E_dif yo‘nalishiga mos keladigan tashqi elektr maydon E_tash berilganda zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan soha kengayadi. Bu p-n ÿtishning teskari siljish holatiga mos keladi[4].
Teskari siljishli r-n-o‘tishga R quvvatli va  chastotali yorug‘lik oqimi ta’sir qilishini ko‘rib chiqamiz. YOrug‘lik oqimlari tushganda, h× energiyali fotonlar uch holatda yutilib, elektron-kovak juftligini hosil qilishi mumkin:
1. zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan sohada yutilish;
2. r-sohada yutilish;
3. n-sohada yutilish.
Birinchi holatda elektron-kovak juftligi zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan sohada hosil bo‘ladi va kuchli elektr maydon ta’siri natijasida juftliklar bo‘linib, o‘zlarini elektrodlariga, ya’ni elektronlar n-sohaga, kovaklar r-sohaga harakat qiladi. Tashuvchilarni hosil bo‘lishi va harakati tuzilishdagi o‘rnatilgan muvozanatni buzadi. Uni tiklash uchun tashqi yopiq zanjir orqali R_yu-yuklama qarshiligidan elektr toki oqib o‘tadi.
Ikkinchi va uchinchi holatlarda elektron-kovak juftligi r-va n-sohalarda hosil bo‘ladi. Bu sohalarda elektr maydon amalda mavjud emas, natijada tashuvchilarni o‘tishga harakati asosan faqatgina diffuziya hisobiga bo‘lishi mumkin.
Agar p-n-o‘tishgacha bo‘lgan masofa diffuziya uzunligidan katta bo‘lsa, unda zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan sohaga borishga ulgurib etmay, hosil bo‘lgan juftliklar rekombinatsiyalanib bo‘ladi. Agar bu masofa kichik bo‘lsa, katta ehtimollik bilan juftliklar zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan sohaga etib boradi va kuchli elektr maydon ta’sirida elektron (yoki kovak) tezda zaryad tashuvchilardan kambag‘allashgan soha orqali boshqa sohaga qarab harakat qiladi, kovak (yoki elektron) p-(yoki n-) sohada qoladi. Tashuvchilar p-n- o‘tishni kesib o‘tganda ham muvozanat buziladi, oqibatda R_yu orqali oqib o‘tuvchi elektr toki hosil bo‘ladi.



6.1-rasm. YArim o‘tkazgich fotodiodning ishlash prinsipi.
SHu tarzda h·n energiyali yorug‘lik kvantining yutilishidan diodni tashqi zanjiri bo‘ylab elektr toki impulьsi oqib o‘tadi. Agar har bir yutiladigan kvant elektron-kovak juftligini hosil qilsa va tok tashuvchilari p-n-o‘tish tekisligini kesib o‘tsa, R_yu orqali oqib o‘tuvchi I elektr tokining o‘rtacha qiymati quyidagicha aniqlanadi:
I=q·N=q (P/ h×) , (6.1)
bu erda q-tashuvchi elektron zaryadi, q=1,6 × 10^-19 Kl;
N-tashuvchilar soni;
P-optik nurlanish quvvati, Vt;
h×n-kvant energiyasi, Vt×s yoki kVt×soatda o‘lchanadi.
Elektronlarni valent zonadan o‘tkazuvchanlik zonaga o‘tishi uchun yutilayotgan kvant energiyasi etarlicha bo‘lishi kerak, ya’ni h× kvant energiyasi taqiqlangan soha kengligidan katta h× ≥ E_q bo‘lishi kerak.
YUtiladigan yorug‘lik kvantlarining hammasi ham elektr toki impulьslarini hosil qilmaydi. SHuning uchun fotodiodlar, fotonlarni elektr tokiga aylanish samaradorligini xarakterlovchi η-kvant samaradorligi koeffitsienti bilan baxolanadi [4].
Kvant samaradorligini hisoblash formulasi:
η =1,24×10⁵ S/l , %, (6.2)
bu erda S-sezgirlik, A/Vt; l-optik signal to‘lqin uzunligi, nm.

SHu tarzda umumiy xolda R_yu orqali o‘tayotgan elektr tokiningo‘rtacha qiymati quyidagi formuladan topiladi:

I= η q (P/h×f)=S×P. (6.3)
YUqori sifatli kremniy fotodiodlarini kvant samaradorligi 80 % etishi mumkin. Lekin fotodiodlarni kvant samaradorligini 100% bo‘lishiga erishib bo‘lmaydi[6]. Turli yarim o‘tkazgich FD materiallari uchun maksimum kvant samaradorligiga erishiladigan to‘lqin uzunliklari 6.1-jadvalda berilgan [1].
Kvant samaradorligi bilan bir qatorda sezgirlik va vaqt doimiysi fotoqabulqilgichlarning asosiy xarakteristikalari hisoblanadi.

6.1-jadval

Turli to‘lqin uzunliklari fotoqabulqilgichlarini yaratish uchun
qo‘llaniladigan elementlar va materiallar

Material	Qabul qilinadigan to‘lqin uzunliklar diapazoni l, nm
Kremniy Germaniy GaAs lnGaAs lnGaAsP*	400-1000 600-1600 800-1000 1000-1700 1100-1600

6.2-rasmda esa kvant samaradorligini to‘lqin uzunligiga bog‘lanishi ko‘rsatilgan *-aralashmalar qo‘shish, legirlash darajasiga bog‘liq

6.2. rasm. Turli materiallar uchun kvant samaradorligining to‘lqin

uzunligiga bog‘lanishi
Fotodiod sezgirligi - S bu yorug‘lik quvvatini elektr tokiga aylanishdagi to‘liq foydali ish koeffitsientidir (FIK), ya’ni fototok I o‘rtacha qiymatining optik quvvat R o‘rtacha qiymatiga nisbatidir, A/Vt [4]:
S= I/R , (6.4)
yoki (9.4) ni hisobga olganda
S= η (q/h×f).
Bundan ko‘rinib turibdiki, aktiv sohada yutiladigan yorug‘lik oqimlari qancha ko‘p bo‘lsa, ya’ni η-kvant samaradorligi qancha yuqori bo‘lsa, sezgirlik ham shuncha yuqori bo‘ladi.