Šta je fotodioda? (Dio 2)

Korištenjem se mogu riješiti sljedeći problemiPhotodiodeili fototranzistor. Na primjer, kamera telefona treba da izmjeri ambijentalno svjetlo kako bi utvrdila da li treba aktivirati blic. Kako neinvazivno procijeniti nivo kiseonika u krvi? Ovi optoelektronski uređaji pretvaraju svjetlost (fotone) u električne signale koje mikroprocesor (ili mikrokontroler) može "vidjeti". Na taj način je moguće kontrolisati pozicioniranje i raspored objekata, odrediti intenzitet svjetlosti i mjeriti fizička svojstva materijala na osnovu njegove interakcije sa svjetlom.

Hajde sada da pričamo o drugom delu.

1. Struktura fotodiode

Jedan od ključnih zahtjeva za fotodiodu je prikladno područje za prikupljanje svjetlosti. Unutar standardnog PN spoja, ovo je relativno malo, ali se površina može povećati korištenjem PIN diode. Budući da je intrinzična regija sadržana u aktivnom spoju koji se koristi za sakupljanje svjetlosti, područje koje se koristi za sakupljanje svjetlosti je mnogo veće, što čini PIN fotodiodu efikasnijom.

U procesu proizvodnje fotodioda, debeli unutrašnji slojevi se ubacuju između slojeva P-tipa i N-tipa. Srednji vlastiti sloj može biti potpuno svojstven ili vrlo lagano dopiran kako bi postao N-sloj. U nekim slučajevima, može se uzgajati na supstratu kao epitaksijalni sloj, ili može biti sadržan u samoj podlozi.

P plus difuzioni sloj se može razviti na jako dopiranom epitaksijalnom sloju N-tipa. Kontakt je izrađen od metala i može se napraviti u dva terminala kao što su anoda i katoda. Prednja površina diode može se podijeliti na dva tipa, kao što su aktivna površina i pasivna površina.

Dizajn neaktivne površine može se izvesti silicijum dioksidom (SiO2). Na aktivnoj površini, svjetlost može sjati na nju, dok na neaktivnoj površini svjetlost ne može sjati. Pokrivanjem aktivne površine antirefleksnim materijalom, energija svjetlosti se ne gubi, a maksimum se može pretvoriti u električnu struju.

Jedan od glavnih zahtjeva fotodiode je osigurati da maksimalna količina svjetlosti dopre do unutrašnjeg sloja. Jedan od najefikasnijih načina da se to postigne je postavljanje električnih kontakata sa strane uređaja, kao što je prikazano na slici. Ovo omogućava da maksimalna količina svjetlosti dopre do efektivne regije. Utvrđeno je da, budući da je supstrat jako dopiran, gotovo da nema gubitka svjetlosti jer ovo nije aktivna regija.

Budući da se svjetlost uglavnom apsorbira na određenoj udaljenosti, debljina unutrašnjeg sloja obično odgovara ovoj. Svako povećanje preko ove debljine će smanjiti brzinu rada - važan faktor u mnogim aplikacijama - i neće značajno povećati efikasnost.

Svjetlost također može ući u fotodiodu sa jedne strane spoja. Radeći fotodiodu na ovaj način, može se napraviti manje unutrašnjih slojeva kako bi se povećala brzina rada, iako sa smanjenom efikasnošću.

U nekim slučajevima mogu se koristiti heterospojevi. Ovaj oblik konstrukcije ima dodatnu fleksibilnost za primanje svjetlosti sa podloge i ima veći energetski jaz, što ga čini providnim za svjetlost.

Kao manje standardni proces, skuplji je za implementaciju i stoga ima tendenciju da se koristi za specijalizovanije proizvode.

2. Karakteristike fotodiode

(1) volt-amper karakteristike

Odnosi se na odnos između fotostruje na fotodiodi i napona primijenjenog na nju.

(2) Karakteristike osvetljenja

Odnosi se na odnos između svjetlosnog toka i fotostruje kada je napon fotodiode između katode i anode konstantan. Nagib krivulje svjetlosne karakteristike naziva se osjetljivost fotodiode.

(3) Spektralne karakteristike

Odnos između fotostruje i talasne dužine upadne svjetlosti naziva se spektralno svojstvo. Energija fotona je povezana sa talasnom dužinom svetlosti: što je veća talasna dužina, to je manja energija fotona; Što je talasna dužina kraća, foton je energičniji.

3. Funkcija fotodiode

(1) Kontrola svjetla

Fotodioda se može koristiti kao fotoelektrični prekidač, a njen krug je prikazan na sljedećoj slici. Kada nema svjetla, fotodioda VD1 se prekida zbog obrnutog napona. Tranzistori VT1 i VT2 su također prekinuti bez bazne struje. Relej je u stanju otpuštanja.

Kada se svjetlost emituje na VD1, ona prelazi iz prekida u provodljivost. Kao rezultat toga, VT1 i VT2 se uključuju sukcesivno, relej K se povlači i upravljački krug se uključuje.

(2) prijem optičkog signala

Fotodiode se mogu koristiti za primanje svjetlosnih signala. Sljedeća slika prikazuje kolo fotodiode za pojačanje za prijem optičkog signala. Svjetlosni signal prima fotodioda VD, pojačava VT, a izlazi kondenzatorom sprege C.

4. Primene fotodioda

(1) Fotoćelija

Fotoćelija je u suštini velika površina PN spoja. Kada se svjetlost emituje na površini PN spoja, kao što je površina P-područja, svaki foton u P-području proizvodi slobodni par elektron-rupa ako je energija fotona veća od širine pojasnog pojasa poluvodičkog materijala.

Par elektron-rupa brzo difundira prema unutra i formira elektromotornu silu povezanu s intenzitetom svjetlosti ispod električnog polja spoja. U ovom trenutku, ako ga koristimo kao izvor napajanja i spojimo ga na eksterno kolo, sve dok ima svjetla, on će nastaviti s napajanjem, što je fotoćelija. Drugim riječima, fotoćelija je fotoelektrični uređaj PN spoja bez prednapona. Može direktno pretvoriti svjetlosnu energiju u električnu.

(2) Solarne ćelije

Solarna ćelija je poluprovodnički uređaj. Kada sunčeva svjetlost udari u poluvodič, dio se reflektira, a ostatak se apsorbira ili prodire u poluvodič. Dio apsorbirane svjetlosti postaje toplina, dok se drugi fotoni sudaraju s valentnim elektronima koji čine poluvodič, stvarajući parove elektron-rupa. Na taj način se svjetlosna energija pretvara u električnu.

Stoga, nakon što se sunčeva svjetlost ozrači, dva kraja solarne ćelije će generirati istosmjerni napon, pretvarajući tako energiju sunčeve svjetlosti direktno u istosmjernu struju. Ako zalemimo metalne vodove na P i N slojeve i spojimo opterećenje, struja će teći kroz vanjski krug.

Na taj način, ako seriju fotoćelija spojimo paralelno, može se stvoriti određeni napon i struja za izlaznu snagu.

(3) fotonaponski sistem rasvjete

Fotonaponski sistem za proizvodnju energije je sistem za proizvodnju energije koji koristi solarne ćelije za pretvaranje sunčeve energije u električnu energiju. Koristi fotonaponski efekat.

Glavne komponente su solarne ćelije, baterije, kontroleri i invertori. Visoka pouzdanost, dug radni vek, bez zagađenja, nezavisna proizvodnja energije, fotodiodni rad povezan na mrežu.

Budući da na fotonaponski način rada fotodiode u velikoj mjeri utiču vanjski faktori okoline kao što su svjetlost i temperatura, radna tačka se brzo mijenja. Postoje nezavisni sistemi za proizvodnju energije i sistemi za proizvodnju električne energije povezani na mrežu.

① Nezavisni fotonaponski sistem za proizvodnju energije

Nezavisni fotonaponski sistem za proizvodnju energije je metoda proizvodnje energije koja nije povezana na mrežu. Potrebne su mu baterije za skladištenje energije za noć. Nezavisna solarna fotonaponska proizvodnja se uglavnom koristi u udaljenim selima i kućama

Strukturni dijagram volt-generirajućeg sistema

② fotonaponski sistem za proizvodnju električne energije povezan na mrežu

Fotonaponski sistem za proizvodnju električne energije povezan s mrežom povezan je na nacionalnu mrežu kako bi snabdio mrežu. Ne trebaju baterije. Stambeni fotonaponski sistemi za proizvodnju električne energije su uglavnom u kući. Koriste se i u javnim komunalnim djelatnostima, sistemima noćne pejzažne rasvjete i solarnih farmi.

(4) Ostale primjene fotodioda su:

• Fotodioda se koristi kao svjetlosni senzor. Budući da je struja u njemu proporcionalna intenzitetu svjetlosti, koristi se i za mjerenje intenziteta svjetlosti.

•Fotodiode u detektorima dima mogu se koristiti za detekciju dima i vatre.

•Fotodiode i LED diode su kombinovane da bi se napravili optički izolatori i optički spojnici

•Koristi se kao solarna ćelija u solarnim panelima

• Koristi se za barkod skener, prepoznavanje karaktera

•Za sisteme detekcije prepreka,

•Može se koristiti kao prisutnost stranica i brojač stranica u štampačima

•Za detekciju blizine, oksimetar

•Koristi se i za optičke enkodere i dekodere

•Optički prijenos informacija, baziran na komunikaciji optičkim vlaknima

• Senzor položaja

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.