4 – amaliyot Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarning asosiy parametrlarini hisoblash

4- topshiriqning 2-bandini bajarish bo’yicha ko’rsatmalar

1. Yorug’lik nurlanishi ta’sirida fotodiodda hosil bo’ladigan fototok quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

I_f=q(1-æ)α N_f =q(1-æ) αP_nurl/h, (3.1)

bu erda q – elektron zaryadi, q = 1,6*10^-19 Kl;

æ - fotodiodning Yorug’likka sezgir sirti yuzasining qaytarish koeffitsienti;
α – fotodiod sirtiga tushgan Yorug’lik nurlanishining uning hajmida yutilgan ulushini ko’rsatuvchi, son qiymati birdan kichik bo’lgan o’lchamsiz kattalik;
 - fotodiodda sodir bo’ladigan fotoelektrik o’zgarishlarning samaradorligini ifodalovchi kattalik. Kvant samaradorligi deb ataladigan bu kattalik fotodiod sirtiga tushgan bitta foton xisobiga hosil bo’ladigan elektron – kovak juftlarining o’rtacha sonini ko’rsatadi:

=N_{e – k}/N_{f .} (3.2)

Fotodiodda yutilgan fotonlar ta’sirida hosil bo’lgan elektron-kovak juftlarining barchasi ham hajmiy zaryad sohasiga etib kelolmasligini va fototok hosil bo’lishida ishtirok etmasligini e’tiborga olinsa, bu kattalikning son qiymati 1 dan kichik bo’ladi (yuqori sifatli kremniyli fotodiodning kvant samaradorligi 0,8 ga etishi mumkin).

N_f = R_nurl/h - fotodiod sirtiga vaqt birligi ichida tushayotgan fotonlar soni;
R_nurl- fotodiod sirtiga tushayotgan nurlanishning quvvati;
h - fotonlar energiyasi;
h – Plank doimiysi, 6,62 10^-34 Djs;
- Yorug’lik chastotasi.

2. Fotoqabulqilgichlarning, jumladan, fotodiodning tok bo’yicha sezgirligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

. (3.3)

Bu kattalik fotodiod orqali oqib o’tadigan tokning (uning asosiy qismini fototok tashkil etadi) fotodiod sirtiga tushayotgan Yorug’lik quvvatiga nisbatini ko’rsatadi.

Fotoqabulqilgich (fotodiod) ning integral sezgirligi
(3.3)

va spektral sezgirligi

(3.3) ni farqlaydilar.
(3.1) ifodani e’tiborga olsak, fotodiodning spektral sezgirligi uchun quyidagi munosabatga kelamiz:
. (3.4)
=S₀/ ekanligini hisobga olsak va to’lqin uzunligi  ni mkm larda o’lchasak, bu ifodani quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:


(3.4)

(3.4) ifodadan ko’rinadiki, fotodiodning spektral sezgirligi æ, α va  kattaliklarining qiymatiga bog’liq. æ- kattalikning qiymati qanchalik kichik hamda α va  kattaliklarning qiymatlari qanchalik katta bo’lsa, fotodiodning sezgirligi shunchalik katta bo’ladi.
Ushbu ifodadan, birinchi qarashda Yorug’likning to’lqin uzunligi  ni oshirish yo’li bilan sezgirlik qiymatini istalgancha oshirish mumkindek ko’rinadi. Biroq fotonlar energiyasi

h ≥ W ^fd_m.e.s (3.5)

munosabatni qanoatlantirish zarurligini e’tiborga olsak (bu ifodada W^fd _m.e.s – fotodiod tayyorlangan yarim o’tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligi) to’lqin uzunligining qiymati

(3.5)

uy harorati sharoitida kremniyli fotodiod uchun (W^fd_m.e.s =1,12 eV) ~ 1,1 mkm, germaniyli fotodiod uchun (W^fd_m.e.s =0,72 eV) ~ 1,72 mkm, InGaAsP yarim o’tkazgichli fotodiod uchun (W^fd_m.e.s=0,8 eV) ~ 1,55 mkm qiymat bilan cheklanganligi ma’lum bo’ladi.

3. Yorug’lik manbatidan tarqalayotgan va optik tola bo’ylab fotoqabulqiligich sirtiga tushayotgan nurlanish quvvatining o’rtacha qiymati quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:

(3.6)

4. Yorug’lik nuralanishi fotoqabulqilgich - fotodiod sirtiga tushib, unda elektron kovak juftlarini generatsiyalashi va fototok hosil qilishi uchun uning tarqibidagi fotonlar energiyasi quyidagi shartni qanoatlantirish zarur:

. (3.7)

Agar Yorug’lik manbai uchun

munosabat o’rinli ekanligini e’tiborga olsak, fotoqabulqilgichning Yorug’lik manbai bilan spektral jihatdan muvofiqligini ifodalovchi (3.7) munosabat quyidagi ko’rinishni oladi:

W^fd_m.e.s  W^YOM_m.e.s. (3.8)