O’zbekiston respublikasi axborot texnalogiyalari va kommunikatsiyalarni rivojlantirish vazirligi

Fotodiod
- bu ikki elektrodli yarimo'tkazgichli diod bo'lib, unda p-n 
birikmasidagi ichki fotoelektr effekti natijasida optik nurlanish ta'sirida bir 
tomonlama fotoelektr o'tkazuvchanligi paydo bo'ladi. Strukturaviy ravishda, u p-n 
birikmasi bo'lgan kristall bo'lib, qurilma tomonidan yoritilganda yorug'lik oqimi p-
n birikmasi tekisligiga perpendikulyar ravishda yo'naltiriladi (36-rasm). 
Fotodiodning ikkita rejimi mavjud: fotogenerator (yoki turli manbalarda - 
blokirovka qilish, fotovoltaik, fotovoltaik, valf) - tashqi quvvat manbaisiz va 
fotodiod (ba'zan fotokonversiya) - tashqi manba bilan. 
Fotodiod printsipi 

---

Fotodiodning blok diagrammasi. 1 - yarimo'tkazgich kristall; 2 - kontaktlar; 3 
- xulosalar; F - elektromagnit nurlanish oqimi; E - doimiy oqim manbai; Rn - yuk. 
Bazada radiatsiya kvantlari ta'sirida pn-birikma chegarasiga shoshiluvchi erkin 
tashuvchilar hosil bo'ladi. Baza kengligi (n-mintaqa) shunday qilinganki, teshiklar 
p-mintaqaga borishdan oldin birlashishga ulgurmaydi. Fotodiod oqimi ozchilikni 
tashuvchilar oqimi - drift oqimi bilan aniqlanadi. Fotodiodning tezligi tashuvchini 
ajratish tezligi bilan belgilanadi 
maydon p-n
-p-n-birikmaning tutashuvi va C p-n 
Fotodiod ikki rejimda ishlashi mumkin: 
§ fotovoltaik - tashqi kuchlanish yo'q 
§ fotodiod - tashqi teskari kuchlanish bilan 
Xususiyatlari: 
§ ishlab chiqarish texnologiyasi va tuzilmalarining soddaligi 
§ yuqori sezgirlik va tezlikning kombinatsiyasi 
§ past darajadagi qarshilik 
§ past inertsiya 
Fotodiodlarning parametrlari va xususiyatlari 
Parametrlar: 
sezgirlik 
kirishga bitta optik signal berilganda fotodiodning chiqishidagi elektr 
holatining o'zgarishini aks ettiradi. Ta'sirchanlik miqdoriy o'zgarish nisbati bilan 
o'lchanadi 
elektr xususiyatlari
, fotodetektorning chiqishida, yorug'lik oqimiga yoki 
unga sabab bo'lgan nurlanish oqimiga olingan. 
Si
,Φ 
v
=
Men
ΦΦ 
v
; 
Si
,
Ev
=
Men
Φ 
Ev
- yorug'lik oqimi uchun oqim sezgirligi 
Su
,Φ 
e
=
U
ΦΦ 
e
; 
Si
,
Ee
=
U
Φ 
Ee
- voltaik energiya oqimining sezgirligi 
fotodiod chiqishda foydali signaldan tashqari tasodifiy amplituda va spektrga 
ega bo'lgan xaotik signal paydo bo'ladi - fotodiodning shovqini. Bu foydali 
signallarni kerakli darajada kichik ro'yxatdan o'tkazishga imkon bermaydi. Fotodiod 
shovqini yarimo'tkazgich materialining shovqini va foton shovqinidan iborat. 
Texnik xususiyatlari: 
oqim kuchlanish xarakteristikasi (VAC) 

---

chiqish voltajining kirish oqimiga bog'liqligi. 
U
Φ= 
f
(
Men
Φ) 
spektral xususiyatlar 
fototokning fotodiodga tushayotgan nurning to'lqin uzunligiga bog'liqligi. U 
uzun to'lqin uzunliklari tomondan tasma oralig'i bilan, kichik to'lqin uzunliklarida 
katta yutilish koeffitsienti va yorug'lik kvantlarining to'lqin uzunligining pasayishi 
bilan zaryad tashuvchilarning sirt rekombinatsiyasi ta'sirining oshishi bilan 
aniqlanadi. Ya'ni qisqa to'lqin uzunlikdagi sezgirlik chegarasi taglik qalinligi va sirt 
rekombinatsiya 
tezligiga 
bog'liq. 
Maksimalning 
fotodiodning 
spektral 
xarakteristikasidagi o'rni yutilish koeffitsientining o'sish darajasiga juda bog'liq. 
engil ishlash 
fototokning yoritilishga bog'liqligi fototokning yoritishga to'g'ridan-to'g'ri 
mutanosibligiga mos keladi. Buning sababi fotodiod poydevorining qalinligi 
ozchilik zaryad tashuvchilarning diffuziya uzunligidan ancha kam. Ya'ni bazada 
paydo bo'lgan deyarli barcha ozchilik zaryad tashuvchilar fototokning 
shakllanishida qatnashadilar. 
vaqt doimiy 
bu fotodiodning yorug'lik oqimidan keyin yoki fotodiodning qorong'ilashidan 
so'ng fotodiod o'zgaruvchan vaqt, barqaror holat qiymatiga nisbatan e (63%). 
qorong'u qarshilik 
yorug'lik bo'lmaganda fotodiod qarshilik. 
Atalet 
Qurilma va asosiy jismoniy jarayonlar. Fotodiodning soddalashtirilgan tuzilishi 
shakl. 6.7, a va uning shartli grafik tasviri shakl. 6.7, b. 
Shakl: 6.7. Fotodiodning tuzilishi (a) va belgilanishi (b) 
Fotodiodlarda yuz beradigan fizik jarayonlar LEDlarda yuz beradigan 
jarayonlarga nisbatan teskari. Fotodioddagi asosiy fizik hodisa - pn-birikma 
mintaqasida va unga qo'shni mintaqalarda nurlanish ta'sirida elektron teshik 
juftlarini hosil qilish. 
Elektron teshikli juftlarning paydo bo'lishi teskari kuchlanish mavjud bo'lganda 
diyotning teskari oqimining ko'payishiga va zanjir ochiq bo'lganda anod va katod 

---

o'rtasida kuchlanish uac paydo bo'lishiga olib keladi. Bundan tashqari, uac\u003e 0 
(teshiklar anodga, elektronlar esa pn-birikmaning elektr maydoni ta'sirida katodga 
o'tadi). 
Xususiyatlari va parametrlari. Fotodiodlarni har xil yorug'lik oqimlariga mos 
keladigan volt-amper xarakteristikalari oilasi bilan tavsiflash qulay (yorug'lik oqimi 
lyumenlarda, lm bilan o'lchanadi) yoki har xil yoritishda (yorug'lik lyuks, lx bilan 
o'lchanadi). 
Fotodiodning oqim kuchlanish xususiyatlari (CVC) shakl. 6.8. 
Avvaliga yorug'lik oqimi nolga teng bo'lsin, keyin fotodiodning CVC an'anaviy 
diyotning CVC-ni takrorlaydi. Agar yorug'lik oqimi nolga teng bo'lmasa, u holda p-
n-birikma mintaqasiga kirib boradigan fotonlar elektron teshik juftlarini hosil 
bo'lishiga olib keladi. P-n-birikma elektr maydonining ta'sirida oqim tashuvchilar 
elektrodlarga (teshiklar - p qatlamining elektrodiga, elektronlar - n qatlamning 
elektrodiga) o'tadilar. Natijada elektrodlar o'rtasida kuchlanish paydo bo'ladi, bu 
yorug'lik oqimining oshishi bilan ortadi. Ijobiy anod-katod kuchlanishi bilan diod 
oqimi salbiy bo'lishi mumkin (xarakteristikaning to'rtinchi kvadranti). Bunday 
holda, qurilma iste'mol qilmaydi, lekin energiya ishlab chiqaradi. 
Shakl: 6.8. Fotodiodning oqim kuchlanish xususiyatlari 
Amalda fotodiodlar ham fotogenerator rejimida (fotovoltaik rejim, vana 
rejimi), ham fotokonverter rejimida (fotodiod rejimi) ishlatiladi. 
Fotogenerator rejimida quyosh batareyalari ishlaydi, yorug'likni elektrga 
aylantiradi. Hozirgi vaqtda quyosh batareyalarining samaradorligi 20% ga etadi. 
Hozircha quyosh batareyalaridan olingan energiya ko'mir, neft yoki urandan 
olinadigan energiyadan taxminan 50 baravar qimmatroq. 
Fotokonverter rejimi uchinchi kvadrantning I - V xarakteristikasiga mos keladi. 
Ushbu rejimda fotodiod zanjirda mavjud bo'lgan ba'zi bir tashqi kuchlanish 
manbalaridan energiya (u i\u003e 0) iste'mol qiladi (6.9-rasm). Ushbu rejimning 
grafik tahlili an'anaviy diyot singari yuk chizig'i yordamida amalga oshiriladi. 
Bunday holda, xususiyatlar odatda birinchi kvadrantda an'anaviy ravishda 
tasvirlanadi (6.10-rasm). 

---

Shakl: 6.9-rasm 6.10 
Fotodiodlar fotorezistorlarga qaraganda tezroq. Ular 107-1010 Hz 
chastotalarida ishlaydi. Fotodiod ko'pincha LED-fotodiod optokupllarda ishlatiladi. 
Bunday holda, fotodiodning turli xil xususiyatlari LEDning turli xil oqimlariga mos 
keladi (bu holda har xil yorug'lik oqimlarini yaratadi). 
1. Fotodiodning energiya xarakteristikalari fotodokni fotodiodga tushadigan 
yorug'lik oqimi bilan bog'laydi. Fotodiod generator rejimida ishlaganda yorug'lik 
oqimiga bog'liqligi faqat qisqa tutashgan fotodiod bilan qat'iy ravishda chiziqli 
bo'ladi. Yuklanish qarshiligining oshishi bilan xarakteristikalar tobora ko'proq 
egilib, umuman to'yinganlik mintaqasiga ega (3.12-rasm, a). Fotodiod tashqi 
kuchlanish manbai bo'lgan zanjirda ishlaganda, energiya xarakteristikalari chiziqli 
bo'lganlarga ancha yaqinlashadi. Amaldagi voltajning oshishi bilan fototok bir oz 
ortadi (3.12-rasm, b). Bu b-o'tish mintaqasining kengayishi va taglik kengligining 
pasayishi bilan izohlanadi, natijada a-o'tish tomon harakatlanayotganda zaryad 
tashuvchilarning kichik qismi bazada qayta birlashadi. 
2. Fotodiodning absolyut va nisbiy spektral xarakteristikalari fotorezistorning 
mos keladigan xususiyatlariga o'xshash va fotodiod materialiga va kiritilgan kirlarga 
bog'liq (3.12-rasm, s-rasm). 
Spektral xarakteristikalar amalda spektrning ko'rinadigan (300-750 nm) va 
infraqizil mintaqalarini qamrab oladi. 
4. Chastotali javob, yorug'lik oqimining yorqinligi har xil nurlanish chastotalari 
bilan o'zgarganda integral sezgirlikning o'zgarishini ko'rsatadi (3.12-rasm, d). Ba'zan 
fotodiodning inertsional xossalari kesish chastotasi bilan ajralib turadi, unda integral 
sezgirlik uning statik qiymati bilan taqqoslash omili bilan kamayadi.