Fotodiyot Nedir? (Bölüm 2)

Aşağıdaki problemler kullanılarak çözülebilirfotodiyotveya Fototransistör. Örneğin, telefon kamerasının flaşın etkinleştirilmesi gerekip gerekmediğini belirlemek için ortam ışığını ölçmesi gerekir. Kandaki oksijen seviyeleri noninvaziv olarak nasıl değerlendirilir? Bu optoelektronik cihazlar, ışığı (fotonları) bir mikroişlemcinin (veya mikrodenetleyicinin) "görebileceği" elektrik sinyallerine dönüştürür. Bu sayede nesnelerin konumlandırılmasını ve düzenlenmesini kontrol etmek, ışık yoğunluğunu belirlemek ve malzemenin ışıkla etkileşimine dayalı olarak fiziksel özelliklerini ölçmek mümkündür.

Şimdi ikinci kısımdan bahsedelim.

1. Fotodiyot yapısı

Bir fotodiyot için temel gereksinimlerden biri, ışığı toplamak için uygun bir alandır. Standart bir PN bağlantısında bu nispeten küçüktür, ancak alan bir PIN diyotu kullanılarak artırılabilir. İçsel bölge, ışık toplama için kullanılan aktif bağlantıda bulunduğundan, ışık toplama için kullanılan bölge çok daha geniştir ve bu da PIN fotodiyodunu daha verimli hale getirir.

Fotodiyot üretim sürecinde, P-tipi ve N-tipi katmanlar arasına kalın içsel katmanlar yerleştirilir. Ara öz katman, onu bir N-katmanı yapmak için tamamen öz veya çok hafif katkılı olabilir. Bazı durumlarda, epitaksiyel bir katman olarak alt tabaka üzerinde büyütülebilir veya alt tabakanın kendi içinde tutulabilir.

P artı difüzyon katmanı, yoğun katkılı N tipi bir epitaksiyel katman üzerinde geliştirilebilir. Kontak metal tasarımdan yapılmıştır ve anot ve katot gibi iki terminale dönüştürülebilir. Diyotun ön alanı, aktif yüzey ve pasif yüzey gibi iki türe ayrılabilir.

Aktif olmayan yüzeyin tasarımı silikon dioksit (SiO2) ile yapılabilir. Aktif bir yüzeyde ışık parlayabilir, aktif olmayan bir yüzeyde ışık parlayamaz. Aktif yüzeyi yansıma önleyici bir malzeme ile kaplayarak ışığın enerjisi kaybolmaz ve maksimumu elektrik akımına dönüştürülebilir.

Bir fotodiyotun ana gereksinimlerinden biri, iç katmana maksimum ışık miktarının ulaşmasını sağlamaktır. Bunu sağlamanın en etkili yollarından biri elektrik kontaklarını resimde görüldüğü gibi cihazın yan tarafına yerleştirmektir. Bu, maksimum miktarda ışığın etkili bölgeye ulaşmasını sağlar. Substrat ağır katkılı olduğu için, bu aktif bir bölge olmadığı için neredeyse hiç ışık kaybının olmadığı bulunmuştur.

Işık çoğunlukla belirli bir mesafede soğurulduğu için, iç katmanın kalınlığı genellikle bununla eşleşir. Bu kalınlığın üzerindeki herhangi bir artış, birçok uygulamada önemli bir faktör olan çalışma hızını azaltacak ve verimliliği büyük ölçüde artırmayacaktır.

Işık, fotodiyota birleşme yerinin bir tarafından da girebilir. Fotodiyodu bu şekilde çalıştırarak, verimliliği azaltsa da çalışma hızını artırmak için daha az iç katman yapılabilir.

Bazı durumlarda, heteroeklemler kullanılabilir. Bu yapı şekli, alt tabakadan ışık almak için ek esnekliğe sahiptir ve daha büyük bir enerji boşluğuna sahiptir, bu da onu ışığa karşı şeffaf hale getirir.

Daha az standart bir süreç olarak uygulanması daha pahalıdır ve bu nedenle daha özel ürünler için kullanılma eğilimindedir.

2. Fotodiyot özellikleri

(1) volt-amper özellikleri

Fotodiyot üzerindeki fotoakım ile ona uygulanan voltaj arasındaki ilişkiyi ifade eder.

(2) Aydınlatma özellikleri

Katot ve anot arasındaki fotodiyot voltajı sabit olduğunda ışık akısı ile fotoakım arasındaki ilişkiyi ifade eder. Işık karakteristik eğrisinin eğimine fotodiyot duyarlılığı denir.

(3) Spektral özellikler

Fotoakım ile gelen ışığın dalga boyu arasındaki ilişkiye spektral özellik denir. Foton enerjisi, ışığın dalga boyu ile ilişkilidir: dalga boyu ne kadar uzunsa, foton enerjisi o kadar küçük olur; Dalga boyu ne kadar kısaysa, foton o kadar enerjiktir.

3. Fotodiyotun işlevi

(1) Işık kontrolü

Fotodiyot fotoelektrik anahtar olarak kullanılabilir ve devresi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Işık olmadığında, ters voltaj nedeniyle fotodiyot VD1 kesilir. VT1 ve VT2 transistörleri de temel akım olmadan kesilir. Röle serbest bırakma durumunda.

VD1'de ışık yayıldığında, kesmeden iletime geçer. Sonuç olarak, VT1 ve VT2 sırayla açılır, K rölesi çeker ve kontrol devresi açılır.

(2) optik sinyal alımı

Işık sinyallerini almak için fotodiyotlar kullanılabilir. Aşağıdaki resim optik sinyal alan amplifikasyon fotodiyot devresini göstermektedir. Işık sinyali fotodiyot VD tarafından alınır, VT tarafından yükseltilir ve kuplaj kapasitörü C tarafından çıkarılır.

4. Fotodiyot uygulamaları

(1) Fotosel

Fotosel esas olarak PN bağlantısının geniş bir alanıdır. P-bölgesi yüzeyi gibi bir PN bağlantı yüzeyine ışık yayıldığında, foton enerjisi yarı iletken malzemenin bant aralığı bant genişliğinden büyükse, P-bölgesindeki her foton bir serbest elektron deliği çifti üretir.

Elektron deliği çifti hızla içe doğru yayılır ve bağlantı elektrik alanı altında ışık yoğunluğuna bağlı bir elektromotor kuvveti oluşturur. Bu esnada güç kaynağı olarak kullanıp harici bir devreye bağlarsak ışık olduğu sürece güç sağlamaya devam eder yani fotosel. Başka bir deyişle, fotosel ön gerilimi olmayan bir PN bağlantılı fotoelektrik cihazdır. Işık enerjisini doğrudan elektriğe dönüştürebilir.

(2) Güneş pilleri

Bir güneş pili yarı iletken bir cihazdır. Güneş ışığı bir yarı iletkene çarptığında, bir kısmı yansıtılır ve geri kalanı emilir veya yarı iletkene nüfuz eder. Emilen ışığın bir kısmı ısıya dönüşürken, diğer fotonlar yarı iletkeni oluşturan valans elektronlarıyla çarpışarak elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Bu sayede ışık enerjisi elektriğe dönüştürülür.

Bu nedenle, güneş ışığı ışınlandıktan sonra, güneş pilinin iki ucu DC voltajı üretecek ve böylece güneş ışığı enerjisini doğrudan DC akımına dönüştürecektir. Metal uçları P ve N katmanlarına lehimleyip yükü bağlarsak, akım dış devreden akacaktır.

Bu şekilde fotosel serilerini paralel bağlarsak çıkış gücü için belli bir voltaj ve akım üretilebilir.

(3) fotovoltaik aydınlatma sistemi

Bir fotovoltaik enerji üretim sistemi, güneş enerjisini elektriğe dönüştürmek için güneş pillerini kullanan bir enerji üretim sistemidir. Fotovoltaik etkiyi kullanır.

Ana bileşenler güneş pilleri, piller, kontrolörler ve invertörlerdir. Yüksek güvenilirlik, uzun hizmet ömrü, kirlilik yok, bağımsız güç üretimi, fotodiyot şebekeye bağlı çalışma.

Fotodiyot fotovoltaik modu, ışık ve sıcaklık gibi dış çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilendiğinden, çalışma noktası hızla değişir. Bağımsız enerji üretim sistemleri ve şebekeye bağlı enerji üretim sistemleri vardır.

① Bağımsız fotovoltaik enerji üretim sistemi

Bağımsız bir fotovoltaik enerji üretim sistemi, şebekeye bağlı olmayan bir enerji üretim yöntemidir. Gece için enerji depolamak için pillere ihtiyaç duyar. Bağımsız güneş fotovoltaik enerji üretimi, çoğunlukla uzak köylerde ve evlerde kullanılır.

Volt üreten sistemin yapı şeması

② şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretim sistemi

Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretim sistemi, şebekeye güç sağlamak için ulusal şebekeye bağlanır. Pillere ihtiyaç duymaz. Konut tipi fotovoltaik enerji üretim sistemleri çoğunlukla evdedir. Ayrıca kamu hizmetlerinde, gece peyzaj aydınlatma sistemlerinde ve güneş çiftliklerinde de kullanılırlar.

(4) Diğer fotodiyot uygulamaları şunlardır:

•Işık sensörü olarak bir fotodiyot kullanılmaktadır. İçindeki akım ışığın şiddeti ile orantılı olduğu için ışığın şiddetini ölçmek için de kullanılır.

•Duman dedektörlerindeki fotodiyotlar, dumanı ve ateşi algılamak için kullanılabilir.

• Fotodiyotlar ve LED'ler, optik izolatörler ve optik kuplörler yapmak için birleştirilir

•Güneş panellerinde güneş pili olarak kullanılır

• Barkod tarayıcı, karakter tanıma için kullanılır

•Engel algılama sistemleri için,

•Yazıcılarda sayfa varlığı ve sayfa sayacı olarak kullanılabilir

•Yakınlık tespiti için bir oksimetre

• Optik kodlayıcılar ve kod çözücüler için de kullanılır.

•Optik fiber iletişime dayalı optik bilgi iletimi

•Pozisyon sensörü

İletişim bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa, bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyatlar ve en iyi hizmeti sunma hedefimizi takip edeceğiz.