Ўзбекистон алоқа ва ахборотлаштириш

 
 
 
 
5. ОПТИК СИГНАЛНИ ФОТО ҚАБУЛ ҚИЛГИЧЛАРИ 
 
5.1. Фото қабул қилгичлар 
Кириш оптик сигналларни электр сигналларига айлантириш учун фото 
қабул қилгичлар қœлланилади. Сœнг бу сигналлар фото қабул қилгични 
электр қурилмаларида кучайтирилади ва қайта ишланади. Бу мақсадлар учун 
қœлланиладиган фото қабул қилгичлар талаб этиладиган полоса кенглигига, 
динамик диапазонга, сезувчанликка, тола билан пухта бо½ланиш учун етарли 
œлчамга эга бœлиши, ташқи муҳит œзгаришларига сезгир бœлмаслиги, 
хизмат муддати эса юқори бœлиши керак. Бу талабларга ярим œтказгич 
фотодиодлар (ФД) тœлиқроқ жавоб беради. 
Ярим œтказгич ФД иши ички фотоэффектга асосланган бœлиб, бунда 
ёру½лик фотонини ютилишидан янги заряд ташувчи жуфтликлари-электрон 
ва коваклар ҳосил бœлади. Яъни фотон атом бœлиб ютилиб, электронларни 
4.17-
расм. Оптик сигнални узатувчи модул таркибидаги элементлар 
Оптик 
мониторинг 
Ток билан куч 
бериш
Электр 
œзгартиргичлар
Нурланиш 
манбаи 
Ички 
модулятор 
Аттенюатор 
Харорат 
мониторинги 
Совутгич 
Асосий 
c
игнал 
оšими 
Электрик 
интерфейслар 
Оптик интерфейслар 
Оптик
чиºиш 
Тутšич 

---

76 
қœз½атади ва электронларни валентлик зонасидан œтказувчанлик зонасига 
(шахсий ютилиш) ёки аралашмали сатҳдан œтказувчанлик эонасига 
(аралашмали ютилиш) œтказади. Бу œтишлар электр сигналларни 
шаклланишига 
шароит 
яратиб, 
ярим 
œтказгичнинг 
электрик 
характеристикаларини œзгартиради. Юқори тезкорлик ва тушаётган нурни 
самарали ютилиши аралашмали ютилиш самараси билан бојлиқ. Шу сабабли 
ҳозирда ОА тизимлари учун фотодиодлар аралашмали материаллар асосида 
тайёрланади. 
Агар аралашма материалли р- ва n-турдаги ярим œтказгичлар 
бирлаштирилса, электрон ва коваклар концентрациясининг ҳар хиллиги 
туфайли электронлар диффузияси р-турдаги ярим œтказгичда, коваклар 
диффузияси эса n-турдаги ярим œтказгичда юз беради. Натижада р-ярим 
œтказгич томонидаги контакт яқинидаги соҳа манфий зарядланади, n-ярим 
œтказгич томонидаги соҳа эса мусбат зарядланади. Бунда контакт майдон 
вужудга келиб, у асосий бœлмаган ташувчиларнинг келгуси диффузиясини 
тœхтатади, контакт œрнида ташувчилар бирлашган соҳа ҳосил бœлади. Ярим 
œтказгичларга (5.1-расм) тескари силжишли кучланиш берилганда 
бирлашган соҳада контакт диффузион майдон Е
диф 
йўналишига мос 
келадиган кучли ташқи электр майдон Е
таш
ҳосил бœлади[4]. 
Тескари силжишли р-n-œтишга Р қувватли ва f частотали ёру½лик 
оқими таъсир қилишини кœриб чиқамиз. Ёру½лик оқимлари тушганда, hf 
энергияли фотонлар уч ҳолатда ютилиб, электрон-ковак жуфтлигини ҳосил 
қилиши мумкин: 
1. бирлашган соҳада ютилиш; 
2. р-соҳада ютилиш; 
3. n-
соҳада ютилиш. 
5.1-
расм. Ярим ўтказгич фотодиоднинг ишлаш принципи
Биринчи ҳолатда электрон-ковак жуфтлиги бирлашган соҳада ҳосил 
бœлади ва кучли электр майдон таъсири натижасида жуфтликлар бœлиниб, 
œзларини электродларига, яъни электронлар n-соҳага, коваклар р-соҳага 
ҳаракат қилади. Ташувчиларни ҳосил бœлиши ва ҳаракати тузилишдаги 
n 
p 
R
ю 
Е
диф 
Е
таш 

---

77 
œрнатилган мувозанатни бузади. Уни тиклаш учун ташқи ёпиқ занжир 
орқали R
ю
-
юклама қаршилигидан электр токи оқиб œттади. 
Иккинчи ва учинчи ҳолатларда электрон-ковак жуфтлиги р-ва n-
соҳаларда ҳосил бœлади. Бу соҳаларда электр майдон амалда мавжуд эмас, 
натижада ташувчиларни œтишга ҳаракати асосан фақатгина диффузия 
ҳисобига бœлиши мумкин. Агар p-n-œтишгача бœлган масофа диффузия 
узунлигидан катта бœлса, унда бирлашган соҳага боришга улгуриб етмай, 
ҳосил бœлган жуфтликлар рекомбинацияланиб бœлади. Агар бу масофа 
кичик бœлса, катта эҳтимоллик билан жуфтликлар бирлашган соҳага етиб 
боради ва кучли электр майдон таъсирида электрон (ёки ковак) тезда 
бирлашган соҳа орқали бошқа соҳага қараб ҳаракат қилади, ковак (ёки 
электрон) p-(ёки n-) соҳада қолади. Ташувчилар p-n- œтишни кесиб œтганда 
ҳам мувозанат бузилади, оқибатда R
ю 
орқали оқиб œтувчи электр токи ҳосил 
бœлади. 
Шу тарзда h· энергияли ёруғлик квантининг ютилишидан диодни 
ташқи занжири бœйлаб электр токи импульси оқиб œтади. Агар ҳар бир 
ютиладиган квант электрон-ковак жуфтлигини ҳосил қилса ва ток 
ташувчилари p-n-œтиш текислигини кесиб œтса, R
ю 
орқали оқиб œтувчи I 
электр токининг œртача қиймати қуйидагича аниқланади:
I=q·N=q (P/ hf) , (5.2) 
бу ерда q-ташувчи электрон заряди, q=1,6  10
-19
Кл; 
N-
ташувчилар сони; 
P-
оптик нурланиш қуввати, Вт; 
h-
квант энергияси, Втс ёки кВтсоатда ўлчанади.
Электронларни валент зонадан œтказувчанлик зонага œтиши учун 
ютилаётган квант энергияси етарлича бœлиши керак, яъни hf квант
энергияси тақиқланган соҳа кенглигидан катта hf  Е
q
бœлиши керак.
Ютиладиган ёру½лик квантларининг ҳаммаси ҳам электр токи 
импульсларини ҳосил қилмайди. Шунинг учун фотодиодлар, фотонларни 
электр токига айланиш самарадорлигини характерловчи η-квант