Photodiode

Definisjon: En spesiell type PN-koblingsanordning som genererer strøm når den er utsatt for lys, kalles fotodiode. Det er også kjent som fotodetektor eller fotosensor. Den opererer i motsatt forspent modus og omdanner lysenergi til elektrisk energi.

Figuren under viser symbolsk representasjon av en fotodiode:

Prinsippet for fotodiode

Det fungerer på prinsippet om Fotoelektrisk effekt.

Driftsprinsippet til fotodioden er slikat når krysset mellom denne to terminale halvlederanordningen lyser, begynner den elektriske strømmen å strømme gjennom den. Bare minoritetsstrømmen flyter gjennom enheten når det bestemte reverserte potensialet blir brukt på det.

Bygging av fotodiode

Figuren under viser konstruksjonsdetaljene til en fotodiode:

PN-krysset på enheten plassert i aglassmateriale. Dette er gjort for å bestille slik at lysenergien kan passere gjennom den. Da kun krysset er utsatt for stråling, blir den andre delen av glassmaterialet svart malt eller metallisert.

Den samlede enheten har svært liten dimensjon omtrent 2,5 mm.

Det er bemerkelsesverdig at strømmen som strømmer gjennom enheten er i mikro-ampere og måles gjennom et ammeter.

Operative Modus of Photodiode

Fotodiode opererer i hovedsak i to moduser:

• Fotovoltaisk modus: Det er også kjent som null bias-modus fordi ingen ekstern omvendt potensial er gitt til enheten. Flytningen av minoritetsbærer vil imidlertid finne sted når enheten er utsatt for lys.
• Fotokonduktiv modus: Når et visst reverspotensial brukes på enheten, oppfører det seg som en fotokonduktiv enhet. Her ses en økning i uttømningsbredde med tilsvarende endring i reversspenningen.

La oss nå forstå detaljert kretsarrangement og arbeid av fotodioden.

Arbeide med fotodiode

I fotodioden strømmer en meget liten omvendt strøm gjennom enheten som kalles som mørk strøm. Det kalles så fordi denne strømmen er helt et resultat av strømmen av minoritetsbærere og strømmer dermed når enheten ikke er utsatt for stråling.

Elektronene finnes i p-siden og hulleneTil stede i n side er minoritetsbærerne. Når en viss motsatt spenning er påført, opplever minoritetsbæreren, hull fra n-side repulsiv kraft fra batteriets positive potensial.

På samme måte er elektronene tilstede i p-sidenopplever repulsjon fra batteriets negative potensial. På grunn av denne bevegelsen rekombinerer elektron og hull i krysset som resulterende resulterende uttømningsområde ved krysset.

På grunn av denne bevegelsen strømmer en meget liten omvendt strøm gjennom enheten kjent som mørk strøm.

Kombinasjonen av elektron og hull i krysset genererer nøytralt atom ved uttømmingen. På grunn av hvilken ytterligere strømstrøm er begrenset.

Nå er krysset på enheten opplystmed lys. Når lyset faller på overflaten av krysset, blir temperaturen på krysset økt. Dette får elektronen og hullet til å skille seg fra hverandre.

På de to blir separert da elektroner fra nSiden blir tiltrukket av det positive potensialet til batteriet. På samme måte blir hull som er tilstede i p-siden, tiltrukket av batteriets negative potensial.

Denne bevegelsen genererer deretter en høy revers strøm gjennom enheten.

Med stigningen i lysintensiteten genereres flere ladetransportører og strømmer gjennom enheten. Derved produserer en stor elektrisk strøm gjennom enheten.

Denne strømmen brukes da til å kjøre andre kretser i systemet.

Så, vi kan si intensiteten av lysenergi er direkte proporsjonal med strømmen gjennom enheten.

Bare positivt forspent potensial kan sette enheten i ingen nåværende tilstand i tilfelle fotodioden.

Egenskaper for fotodiode

Figuren under viser VI karakteristisk kurve for en fotodiode:

Her representerer den vertikale linjen reversstrømmen som strømmer gjennom enheten, og den horisontale linjen representerer det motsatte forspente potensialet.

Den første kurven representerer den mørke strømmen som genererer på grunn av minoritetsbærere i fravær av lys.

Som vi kan se i figuren ovenfor, viser hele kurven nesten like stor avstand mellom dem. Dette er slik fordi nåværende øker proporsjonalt med lysfluksen.

Figuren under viser kurven for nåværende mot belysning:

Det er bemerkelsesverdig her at reversstrømmen ikke viser en signifikant økning med økningen i reverspotensialet.

Fordeler med fotodiode

• Det viser et raskt svar når det blir utsatt for lys.
• Fotodiode gir høy driftshastighet.
• Det gir en lineær respons.
• Det er en billig enhet.

Ulemper ved fotodiode

• Det er en temperaturavhengig enhet. Og viser dårlig temperaturstabilitet.
• Når lav belysning er tilveiebrakt, er forsterkning nødvendig.

Applikasjoner av fotodiode

1. Fotodioder finner stort sett bruk i tellere og brytere.
2. Fotodioder brukes i stor grad i et optisk kommunikasjonssystem.
3. Logikk kretser og kodere bruker også fotodiode.
4. Det er mye brukt i tyverialarmer. I slike alarmsystemer, strømmen strømmer til eksponering for stråling ikke avbrytes. Da lysenergien ikke faller på enheten, høres det alarmen ut.

I tilfelle av en typisk fotodiode er den normale bakstrømmen i tiotalls mikroampere rekkevidde.