Fotódiódák eszköz jellemzőit és működési elvek

A legegyszerűbb hagyományos fotodióda félvezető dióda, ahol lehetőség van arra, hogy befolyásolják az optikai sugárzást a p-n-csomópont.

Az egyensúlyi állapot, amikor a sugárzási fluxus teljesen hiányzik, a hordozó sűrűsége eloszlását és a potenciális energia sáv vázlata hagyományos fotodióda teljesen megfelelnek p-n-szerkezet.

Amikor a sugárzásnak kitett merőleges irányban, hogy a sík a p-n-csomópont, ami felszívódását fotonok energiával nagyobb, mint a bandgap n-régiót, amelynek elektron-lyuk párok. Ezek az elektronok és a lyukak nevezett photocarriers.

A diffúziós belsejébe photocarriers n-régió a fő frakció az elektronok és a lyukak rekombinálódnak, és nem idő eléri a határértéket a p-n-csomópont. Vannak photocarriers elválasztjuk az elektromos mező által a p-n-átmenet, a lyukak bemegy p-régiót, és az elektronok nem képesek leküzdeni az átmenet területén és felhalmozódnak határán a n-p-n-csomópont és a mező.

Így a jelenlegi keresztül a p-n-átmenet okozza az eltolódás a kisebbségi töltéshordozók - lyukak. Photocarriers sodródás jelenlegi nevezzük fényáram.

Photocarriers - p-lyukú pozitív feltöltődést képest régió N-régióban, és a photocarriers - elektronok - n-régió képest negatív a p-régió. A kapott potenciál különbséget hívjuk Ef fotofeszültség. A generált áram a fotodióda - fordított, ez irányítja a katód felől az anód, és annak nagysága a nagyobb annál nagyobb a megvilágítás.

Fotódiódák működhet kétféle üzemmódban - anélkül, hogy külső elektromos energia forrása (photoacid mód) vagy egy külső elektromos energiaforrás (photoconverter módban).

Fotódiódák működő photoacid állapotban gyakran használják tápegységek átalakítani napenergiát elektromos energiává alakítja. Ezek az úgynevezett napelemek és része a napelemek használt űrhajók.

Hatékonyság szilícium napelemek 20% körül van, míg a film napelemek akkor lehet, hogy sokkal nagyobb jelentőséggel bír. Fontos műszaki paraméterei napelemek a kapcsolat a kimeneti teljesítmény tömeg arány és a terület által elfoglalt egy napelem. Ezek a paraméterek elérheti értékek 200 W / kg-os és 1 kW / m2, ill.

Működés közben, fotodióda fotopreobrazovatelnom áramforrás E az áramkörben módban a fordított irányban (ábra. 1a). Visszafelé ág fotodióda használható VAC különböző megvilágítási (ábra. 1b).

Ábra. 1. Kapcsolási rajz a fotodióda a fotopreobrazovatelnom mód: egy - viszont áramkört, b - CVC fotodióda

A jelenlegi és a feszültség a terhelő ellenálláson RL lehet grafikusan határozzuk meg a csomópontok a vonal IVC fotodióda és terhelési ellenállás RL megfelelő ellenállást. Hiányában megvilágítás fotodióda működik a hagyományos dióda üzemmódban. A sötét áram a fotodiódák a germánium 10-30 mikroamper, a szilícium-1-3 mA.

Ha a fotodiódák használ reverzibilis villamos bontást kíséri lavina szaporodása töltéshordozók egy Zener-dióda, akkor a fényáram és ezáltal növeli az érzékenységet jelentős mértékben.

Az érzékenység a lavina fotodióda lehet több nagyságrenddel nagyobb, mint a hagyományos fotodiódák (Ge y - 200-300-szor, a szilícium - 104 - 106 alkalommal).

Avalanche fotodióda gyors fotovoltaikus berendezések, gyakorisága között legfeljebb 10 GHz. A hátránya, lavina fotodióda alkalmazása nagyobb zajszint, mint a hagyományos fotodiódák.

Ábra. 2. Az áramköri kapcsolási fotoellenállásra (a), ASB (b), az energia (a), és a voltamper (z) jellemzők photoresistor

Kivéve fotodiódák, fotoellenállások alkalmazunk (2. ábra), fototranzisztor és fototiristory. amely belső fotoelektromos hatás. Egy tipikus hátránya, hogy nagy inerciájú (korlátozza a működési frekvencia fgr