3. Fotodiodning strukturaviy sxemasi, ishlash rejimlari 13. Asosiy xarakteristikalari va parametrlari(xususiyatlari) O‘z-o‘zini nazorat qilish savollari

Fotorezistorning fotorezistorni (a), UGO (b), energiya (c) va tok kuchlanish (d) xususiyatlarini yoqish sxemasi.
Fotodiodlardan tashqari, fotorezistorlar (2-rasm), ichki fotoelektr effektidan foydalanadigan fototransistorlar va fototiristorlar qo‘llaniladi. Ularning mos keladigan kamchiliklari eng yuqori inersiyadir (kesish ish chastotasi fgr Fototranzistorning konstruksiyasi oddiy tranzistorga o‘xshaydi, uning ichida taglik yoritilishi mumkin bo‘lgan oyna mavjud. UGO fototransistori - 2 ta o‘qli tranzistor unga yo‘naltirilgan. LEDlar va fotodiodlar ko‘pincha juftlikda ishlatiladi. Bularning barchasi bilan ular bitta korpusga shunday joylashtirilganki, fotodiodning fotosensitiv maydoni LEDni chiqarish maydoniga qarama-qarshi joylashgan. LED-fotodiod juftlarini ishlatadigan yarimo‘tkazgichli qurilmalar optokupller deb ataladi (3-rasm).



Optokupler: 1 - LED, 2 - fotodiod Bunday qurilmalardagi kirish va chiqish davrlari hech qanday tarzda elektr bilan bog‘lanmagan, chunki signal optik nurlanish orqali uzatiladi.
Fotodiodning ishlash printsipi yarimo‘tkazgichli fotodiod yarimo‘tkazgichli diod bo‘lib, uning teskari toki yorug‘likka bog‘liq. Odatda, fotodiod sifatida tashqi quvvat manbai tomonidan teskari yo‘nalishda yo‘naltirilgan p-n birikmasi bo‘lgan yarimo‘tkazgichli diodlar ishlatiladi. Yorug‘lik kvantlari p-n o‘tish joyida yoki unga tutash hududlarda so‘rilsa, yangi zaryad tashuvchilar hosil bo‘ladi. Diffuziya uzunligidan oshmaydigan masofada p-n o‘tish joyiga tutash hududlarda paydo bo‘lgan ozchilik zaryad tashuvchilar p-n o‘tish joyiga tarqaladi va elektr maydoni ta’sirida u orqali * o‘tadi. Ya’ni, yoritilganda teskari tok kuchayadi. To‘g‘ridan-to‘g‘ri p-n birikmasida kvantlarning yutilishi shunga o‘xshash natijalarga olib keladi. Teskari tok kuchayadigan miqdorga fototok deyiladi.
13.2 Asosiy xarakteristikalari va parametrlari(xususiyatlari)
Fotodiodning xususiyatlari. Fotodiodning xususiyatlarini quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflash mumkin: Fotodiodning joriy kuchlanish xarakteristikasi yorug‘lik oqimining doimiy yorug‘lik oqimidagi va 1 t qorong‘i oqimdagi kuchlanishga bog‘liqligidir. Fotodiodning yorug‘lik xarakteristikasi fototokning yorug‘likka bog‘liqligi bilan aniqlanadi. Yoritish kuchayishi bilan fototok kuchayadi. Fotodiodning spektral xarakteristikasi fototokning fotodiodga tushayotgan yorug‘likning to‘lqin uzunligiga bog‘liqligidir. Uzoq to‘lqin uzunliklari uchun tarmoqli bo‘shlig‘i bilan, qisqa to‘lqin uzunliklarida esa katta yutilish koeffitsienti va yorug‘lik kvantlarining to‘lqin uzunligining pasayishi bilan zaryad tashuvchilarning sirt rekombinatsiyasi ta’sirining kuchayishi bilan aniqlanadi. Ya’ni, qisqa to‘lqin uzunligi sezgirlik chegarasi asosiy qalinligi va sirt rekombinatsiya tezligiga bog‘liq. Fotodiodning spektral xarakteristikasidagi maksimalning pozitsiyasi yutilish koeffitsientining o‘sish darajasiga kuchli bog‘liq.
Vaqt konstantasi - bu yorug‘likdan keyin yoki fotodiodning barqaror holat qiymatiga nisbatan e (63%) koeffitsienti bilan qoraygandan keyin fotodiod tokining o‘zgarishi vaqti. Qorong‘i qarshilik - yorug‘lik yo‘qligida fotodiodning qarshiligi. Integral sezuvchanlik quyidagi formula bilan aniqlanadi: bu erda 1 f - fototok, f - yorug‘lik.
Inertsiya qat’iylikka ta’sir qiluvchi uchta jismoniy omil mavjud: 1. muvozanatsiz tashuvchilarning diffuziya yoki drift asosi bo‘ylab o‘tish vaqti t; 2. p-n tutashuvi orqali uchish vaqti t,; 3. RC 6 vaqt doimiysi bilan tavsiflangan p-n o‘tish joyining to‘siqni sig‘imini qayta zaryadlash vaqti. Teskari kuchlanish va tayanchdagi aralashmalar kontsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lgan p-n birikmasining qalinligi odatda 5 mkm dan kam, ya’ni m 0,1 ns. RC 6 p-n birikmasining to‘siqli sig‘imi bilan belgilanadi, bu tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan past yuk qarshiligida fotodiod bazasining kuchlanishiga va qarshiligiga bog‘liq. RC 6 odatda bir necha nanosoniyadir.
O‘z-o‘zini nazorat qilish savollari
1. Fototashuvchilar nima?
2. Fotogenerator rejimida ishlaydigan fotodiodlar
3. Fotodiodning xususiyatlarini tavsiflang?
4. Vaqt konstantasini tushuntiring?