Thực đơn
trang chủiOS

Đặc tính volt-ampe của photodiode. Tính chất của photodiod, mạch chuyển mạch, ứng dụng

1. Đặc tính năng lượng của photodiode liên hệ dòng quang với dòng ánh sáng tới trên photodiode. Sự phụ thuộc của dòng quang vào quang thông khi photodiode hoạt động ở chế độ máy phát chỉ hoàn toàn tuyến tính khi photodiode bị đoản mạch. Khi điện trở tải tăng lên, các đặc tính ngày càng bị uốn cong và ở giá trị cao hơn, có vùng bão hòa rõ rệt (Hình 3.12a). Khi photodiode hoạt động trong mạch có nguồn điện áp bên ngoài, các đặc tính năng lượng sẽ gần tuyến tính hơn nhiều. Khi điện áp đặt vào tăng thì dòng quang tăng nhẹ (Hình 3.12, b). Điều này được giải thích là do sự mở rộng của vùng -transition và sự giảm chiều rộng của đáy, do đó một phần nhỏ hơn các hạt mang điện sẽ kết hợp lại trong đáy khi di chuyển về phía -transition.

2. Đặc tính phổ tuyệt đối và tương đối của photodiode giống với đặc tính quang phổ tương ứng của điện trở quang và phụ thuộc vào vật liệu của photodiode và tạp chất đưa vào (Hình 3.12, c).

Các đặc tính quang phổ thực tế bao phủ toàn bộ vùng nhìn thấy được (300-750 nm) và vùng hồng ngoại của quang phổ.

4. Đáp ứng tần số cho thấy sự thay đổi độ nhạy tích phân với sự thay đổi độ sáng của quang thông với các tần số bức xạ khác nhau (Hình 3.12, d). Đôi khi các đặc tính quán tính của photodiode được đặc trưng bởi tần số cắt tại đó độ nhạy tích phân giảm theo hệ số giá trị tĩnh của nó.

Cơm. 3.12. Đặc tính năng lượng của photodiode ở chế độ (a) và khi làm việc với nguồn bên ngoài (b); đặc tính phổ và tần số tương đối

Tần số cắt của photodiod silicon tốc độ cao là ở mức Hz.

Để cải thiện hiệu suất và độ nhạy, một số điốt quang đã được phát triển trong những năm gần đây; với điện trường tích hợp; dựa trên rào cản Schottky; điốt quang tuyết lở, v.v.

Trong các điốt quang có điện trường tích hợp, cơ sở thu được bằng quá trình khuếch tán. Do sự phân bố nồng độ tạp chất không đồng đều, một điện trường bên trong xuất hiện trong đó, làm tăng tốc độ chuyển động của các hạt mang điện thiểu số về phía chuyển tiếp.

Do sự chồng chéo của các chuyển động khuếch tán và trôi dạt của photodiode nên nó tăng lên một chút.

Các điốt quang được chế tạo trên cơ sở này có độ dày lớn hơn đáng kể của vùng đã cạn kiệt các hạt mang điện đa số, vì giữa vùng p và -có một vùng có độ dẫn điện riêng. Những ứng suất đáng kể có thể được áp dụng cho quá trình chuyển đổi mà không có nguy cơ phá vỡ nó. Kết quả là nảy sinh một tình huống khi bức xạ ánh sáng được hấp thụ trực tiếp trong vùng đã cạn kiệt các hạt mang điện chính, trong đó tạo ra điện trường cường độ cao. Các electron và lỗ trống xuất hiện trong vùng chuyển tiếp trong quá trình chiếu xạ ánh sáng sẽ được chuyển ngay lập tức sang các vùng tương ứng. Kết quả là hiệu suất tăng mạnh và f đạt tới Hz.

Điốt quang dựa trên rào cản Schottky có hiệu suất tương tự. Chúng được làm bằng silicon, trên bề mặt phủ một lớp kim loại trong suốt từ các màng vàng (µm) và kẽm sulfua (01 đến 0,05 micron), tạo ra hàng rào Schottky. Do điện trở bazơ tối thiểu và không có quá trình tích tụ và tái hấp thu các điện tích dư thừa nên tốc độ phản hồi khá cao Hz).

Điốt quang tuyết lở sử dụng sự phá vỡ tuyết lở của một điểm nối hoặc hàng rào Schottky. Chúng khác với các điốt quang thông thường ở chỗ các hạt mang điện được tạo ra do sự chiếu xạ ánh sáng nhân lên nhanh chóng trong vùng chuyển tiếp do sự ion hóa va chạm. Việc lựa chọn các thông số điện áp và mạch bên ngoài đảm bảo rằng sự cố tuyết lở chỉ xảy ra khi có sự chiếu xạ ánh sáng. Quá trình này dẫn đến hiện tượng dòng điện trong mạch tăng so với dòng điện do sự phát sáng và dòng nhiệt chuyển tiếp theo hệ số (M-hệ số của phép nhân tuyết lở sóng mang.

Hệ số nhân tuyết lở được mô tả bởi mối quan hệ

Cảm biến hoàn toàn khác nhau. Chúng khác nhau về nguyên tắc hoạt động, logic công việc cũng như các hiện tượng vật lý và đại lượng mà chúng có khả năng phản ứng. Cảm biến ánh sáng không chỉ được sử dụng trong thiết bị điều khiển ánh sáng tự động mà còn được sử dụng trong rất nhiều thiết bị, từ nguồn điện đến hệ thống báo động và an ninh.

Các loại thiết bị quang điện tử chính Thông tin chung

Bộ tách sóng quang theo nghĩa chung là một thiết bị điện tử phản ứng với những thay đổi của dòng ánh sáng tới phần nhạy cảm của nó. Chúng có thể khác nhau cả về cấu trúc và nguyên lý hoạt động. Hãy nhìn vào chúng.

Điện trở quang - thay đổi điện trở khi được chiếu sáng

Điện trở quang là một thiết bị quang thay đổi độ dẫn (điện trở) tùy thuộc vào lượng ánh sáng tới trên bề mặt của nó. Vùng nhạy cảm càng mãnh liệt thì lực cản càng ít. Đây là một biểu diễn sơ đồ của nó.

Nó bao gồm hai điện cực kim loại, giữa đó có một vật liệu bán dẫn. Khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn, các hạt mang điện được giải phóng trong đó, giúp thúc đẩy dòng điện chạy qua giữa các điện cực kim loại.

Năng lượng của luồng ánh sáng được tiêu tốn cho các electron vượt qua vùng cấm và sự chuyển đổi của chúng sang vùng dẫn. Là chất bán dẫn cho điện trở quang, các vật liệu như: Cadmium Sulfide, Lead Sulfide, Cadmium Selenite và các loại khác được sử dụng. Các đặc tính quang phổ của điện trở quang phụ thuộc vào loại vật liệu.

Hấp dẫn:

Đặc tính quang phổ chứa thông tin về bước sóng (màu sắc) của luồng ánh sáng mà điện trở quang nhạy nhất. Đối với một số mẫu, cần phải lựa chọn cẩn thận bộ phát ánh sáng có bước sóng thích hợp để đạt được độ nhạy và hiệu quả vận hành lớn nhất.

Điện trở quang không nhằm mục đích đo chính xác độ chiếu sáng mà để xác định sự hiện diện của ánh sáng; theo kết quả đọc của nó, bạn có thể xác định xem môi trường đã trở nên sáng hơn hay tối hơn. Đặc tính dòng điện-điện áp của quang điện trở như sau.

Nó thể hiện sự phụ thuộc của dòng điện vào điện áp ở các giá trị khác nhau của quang thông: F là bóng tối, F3 là ánh sáng rực rỡ. Nó tuyến tính. Một đặc tính quan trọng khác là độ nhạy, nó được đo bằng mA (μA)/(Lm*V). Điều này phản ánh cường độ dòng điện chạy qua điện trở, với một quang thông nhất định và điện áp đặt vào.

Điện trở tối là điện trở hoạt động trong trường hợp hoàn toàn không có ánh sáng, ký hiệu là Rt và đặc tính Rt/Rsv là hệ số thay đổi điện trở từ trạng thái của điện trở quang khi hoàn toàn không có ánh sáng đến trạng thái được chiếu sáng tối đa và mức tối thiểu có thể kháng cự tương ứng.

Điện trở quang có một nhược điểm đáng kể - tần số cắt của chúng. Giá trị này mô tả tần số tối đa của tín hiệu hình sin mà bạn sử dụng để mô hình hóa luồng ánh sáng, tại đó độ nhạy giảm đi 1,41 lần. Trong sách tham khảo, điều này được phản ánh bằng giá trị tần số hoặc thông qua hằng số thời gian. Nó phản ánh tốc độ của thiết bị, thường mất hàng chục micro giây - 10^(-5) giây. Điều này không cho phép nó được sử dụng ở những nơi cần hiệu suất cao.

Photodiode - chuyển đổi ánh sáng thành điện tích

Photodiode là một phần tử chuyển đổi ánh sáng chiếu vào khu vực nhạy cảm thành điện tích. Điều này xảy ra vì trong quá trình chiếu xạ, nhiều quá trình khác nhau liên quan đến chuyển động của các hạt mang điện xảy ra ở điểm nối p-n.

Nếu độ dẫn điện của điện trở quang thay đổi do sự chuyển động của các hạt mang điện trong chất bán dẫn thì sẽ hình thành một điện tích ở ranh giới của tiếp giáp p-n. Nó có thể hoạt động ở chế độ photoconverter và photogenerator.

Cấu trúc của nó giống như một diode thông thường, nhưng thân của nó có một cửa sổ để ánh sáng đi qua. Bên ngoài, chúng có nhiều kiểu dáng khác nhau.

Photodiode có thân màu đen chỉ nhận được bức xạ hồng ngoại. Lớp phủ màu đen tương tự như pha màu. Lọc phổ IR để loại trừ khả năng kích hoạt bức xạ của quang phổ khác.

Điốt quang, giống như điện trở quang, có tần số giới hạn, chỉ ở đây nó có cường độ cao hơn và đạt tới 10 MHz, cho phép hoạt động tốt. Điốt quang P-i-N có tốc độ cao - 100 MHz-1 GHz, giống như điốt dựa trên hàng rào Schottky. Điốt tuyết lở có tần số cắt khoảng 1-10 GHz.

Trong chế độ chuyển đổi quang, một diode như vậy hoạt động như một công tắc điều khiển ánh sáng, để làm điều này, nó được kết nối với mạch theo chiều phân cực thuận. Nghĩa là, cực âm ở điểm có điện thế dương hơn (hướng về phía dương) và cực dương ở điểm có điện thế âm hơn (hướng về phía âm).

Khi diode không được chiếu sáng bởi ánh sáng, chỉ có dòng điện tối Irev ngược chạy trong mạch (đơn vị và hàng chục μA), và khi diode được chiếu sáng, một dòng quang điện sẽ được thêm vào nó, điều này chỉ phụ thuộc vào mức độ chiếu sáng (hàng chục). của mA). Càng nhiều ánh sáng thì dòng điện càng lớn.

Cường độ dòng quang If bằng:

trong đó Sint là độ nhạy tích phân, Ф là quang thông.

Mạch điển hình để bật photodiode ở chế độ chuyển đổi quang. Hãy chú ý đến cách nó được kết nối - theo hướng ngược lại với nguồn điện.

Một chế độ khác là máy phát điện. Khi ánh sáng chiếu vào photodiode, một điện áp được tạo ra ở các cực của nó và dòng điện ngắn mạch ở chế độ này là hàng chục ampe. Điều này tương tự, nhưng có sức mạnh thấp.

Phototransistors - mở tùy thuộc vào lượng ánh sáng tới

Một phototransistor về cơ bản là một bóng bán dẫn trong đó, thay vì đầu ra cơ bản, có một cửa sổ trong thân để ánh sáng đi vào. Nguyên lý hoạt động và lý do gây ra hiện tượng này cũng tương tự như các thiết bị trước đó. Các bóng bán dẫn lưỡng cực được điều khiển bởi lượng dòng điện chạy qua đế và các bóng bán dẫn quang cũng được điều khiển tương tự bởi lượng ánh sáng.

Đôi khi UGO cũng hiển thị đầu ra của đế. Nói chung, điện áp được đặt vào bóng bán dẫn quang giống như đối với điện áp thông thường và tùy chọn kết nối thứ hai là với đế nổi, khi chân đế vẫn không được sử dụng.

Transistor quang được đưa vào mạch theo cách tương tự.

Hoặc trao đổi bóng bán dẫn và điện trở, tùy thuộc vào chính xác những gì bạn cần. Trong trường hợp không có ánh sáng, một dòng điện tối chạy qua bóng bán dẫn, dòng điện này được hình thành từ dòng điện cơ bản mà bạn có thể tự đặt.

Sau khi đặt dòng cơ sở cần thiết, bạn có thể đặt độ nhạy của phototransistor bằng cách chọn điện trở cơ sở của nó. Bằng cách này, ngay cả ánh sáng mờ nhất cũng có thể được ghi lại.

Vào thời Xô Viết, những người vô tuyến nghiệp dư đã tự tay chế tạo ra các bóng bán dẫn quang - họ tạo ra một cửa sổ đón ánh sáng bằng cách cắt bỏ một phần thân của một bóng bán dẫn thông thường. Các bóng bán dẫn như MP14-MP42 rất phù hợp cho việc này.

Từ đặc tính dòng điện, có thể thấy sự phụ thuộc của dòng quang vào khả năng chiếu sáng, trong khi thực tế nó không phụ thuộc vào điện áp cực thu-phát.

Ngoài các bóng bán dẫn quang lưỡng cực, còn có các bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Các tần số lưỡng cực hoạt động ở tần số 10-100 kHz, trong khi các tần số trường nhạy hơn. Độ nhạy của chúng đạt tới vài Ampe trên Lumen và độ nhạy “nhanh hơn” - lên tới 100 MHz. Các bóng bán dẫn hiệu ứng trường có một tính năng thú vị: ở giá trị quang thông tối đa, điện áp cổng hầu như không ảnh hưởng đến dòng thoát.

Các lĩnh vực ứng dụng của thiết bị quang điện tử

Trước hết, bạn nên xem xét các tùy chọn quen thuộc hơn cho việc sử dụng chúng, chẳng hạn như tự động bật đèn.

Mạch hiển thị ở trên là thiết bị đơn giản nhất để bật và tắt tải ở một mức ánh sáng nhất định. Photodiode FD320 Khi có ánh sáng chiếu vào, nó mở ra và một điện áp nhất định giảm trên R1, khi giá trị của nó đủ để mở bóng bán dẫn VT1 - nó mở và mở một bóng bán dẫn khác - VT2. Hai bóng bán dẫn này là bộ khuếch đại dòng điện hai giai đoạn, cần thiết để cấp nguồn cho cuộn dây rơle K1.

Diode VD2 cần thiết để làm giảm khả năng tự cảm ứng EMF được hình thành khi cuộn dây được chuyển mạch. Một trong các dây của tải được nối với tiếp điểm nguồn của rơle, dây trên cùng trong sơ đồ (đối với dòng điện xoay chiều - pha hoặc bằng 0).

Chúng ta thường có các tiếp điểm đóng và mở; chúng cần thiết để chọn mạch cần bật hoặc để chọn bật hoặc tắt tải khỏi mạng khi đạt được độ chiếu sáng cần thiết. Cần có chiết áp R1 để điều chỉnh thiết bị hoạt động với lượng ánh sáng cần thiết. Điện trở càng lớn thì càng cần ít ánh sáng để bật mạch.

Các biến thể của mạch này được sử dụng trong hầu hết các thiết bị tương tự, thêm một bộ chức năng nhất định nếu cần thiết.

Ngoài việc bật tải nhẹ, các bộ tách sóng quang như vậy còn được sử dụng trong các hệ thống điều khiển khác nhau, ví dụ, trên các cửa quay tàu điện ngầm, điện trở quang thường được sử dụng để phát hiện việc (thỏ) băng qua cửa quay trái phép.

Trong nhà in, khi một dải giấy bị vỡ, ánh sáng chiếu vào bộ tách sóng quang và từ đó đưa ra tín hiệu cho người vận hành về điều này. Bộ phát nằm ở một mặt của tờ giấy và bộ tách sóng quang ở phía đối diện. Khi giấy bị xé, ánh sáng từ bộ phát sẽ tới bộ tách sóng quang.

Trong một số loại hệ thống báo động, bộ phát và bộ tách sóng quang được sử dụng làm cảm biến để đi vào phòng, trong khi các thiết bị IR được sử dụng để ngăn không cho bức xạ nhìn thấy được.

Về phổ hồng ngoại, không đề cập đến đầu thu TV, nhận tín hiệu từ đèn LED IR trong điều khiển từ xa khi bạn chuyển kênh. Thông tin được mã hóa theo cách đặc biệt và TV hiểu được bạn cần gì.

Thông tin trước đây được truyền theo cách này thông qua cổng hồng ngoại của điện thoại di động. Tốc độ truyền bị giới hạn bởi cả phương thức truyền nối tiếp và nguyên lý hoạt động của chính thiết bị.

Chuột máy tính cũng sử dụng công nghệ liên quan đến thiết bị quang điện tử.

Ứng dụng truyền tín hiệu trong mạch điện tử

Thiết bị quang điện tử là thiết bị kết hợp bộ phát và bộ tách sóng quang trong một vỏ, chẳng hạn như những thiết bị được mô tả ở trên. Chúng cần thiết để kết nối hai mạch của một mạch điện.

Điều này là cần thiết để cách ly điện, truyền tín hiệu nhanh, cũng như để kết nối các mạch DC và AC, như trong trường hợp điều khiển triac trong mạch 220 V 5 V bằng tín hiệu từ vi điều khiển.

Chúng có ký hiệu đồ họa thông thường chứa thông tin về loại phần tử được sử dụng bên trong bộ ghép quang.

Hãy xem xét một vài ví dụ về việc sử dụng các thiết bị như vậy.

Nếu bạn đang thiết kế bộ chuyển đổi thyristor hoặc triac, bạn sẽ gặp phải một vấn đề. Thứ nhất, nếu quá trình chuyển đổi ở đầu ra điều khiển bị đứt, điện thế cao sẽ xuất hiện và điện thế sau sẽ bị hỏng. Với mục đích này, các trình điều khiển đặc biệt đã được phát triển với một thành phần được gọi là quang điện trở, ví dụ MOC3041.

Chuyển đổi nguồn điện ổn định yêu cầu phản hồi. Nếu chúng ta loại trừ cách ly điện trong mạch này, thì nếu một số thành phần trong mạch hệ điều hành bị hỏng, điện thế cao sẽ xuất hiện trên mạch đầu ra và thiết bị được kết nối sẽ bị hỏng, tôi không nói về việc bạn có thể bị điện giật .

Trong một ví dụ cụ thể, bạn sẽ thấy việc triển khai một hệ điều hành như vậy từ mạch đầu ra đến cuộn dây phản hồi (điều khiển) của bóng bán dẫn bằng cách sử dụng bộ ghép quang có ký hiệu nối tiếp U1.

kết luận

Quang điện tử và quang điện tử là những phần rất quan trọng trong điện tử, giúp cải thiện đáng kể chất lượng, giá thành và độ tin cậy của thiết bị. Sử dụng bộ ghép quang, có thể loại bỏ việc sử dụng máy biến áp cách ly trong các mạch như vậy, giúp giảm các thông số trọng lượng và kích thước. Ngoài ra, một số thiết bị đơn giản là không thể triển khai được nếu không có các yếu tố như vậy.

Photodiodes là các phần tử bán dẫn có tính cảm quang. Chức năng chính của chúng là chuyển đổi dòng ánh sáng thành tín hiệu điện. Các chất bán dẫn như vậy được sử dụng như một phần của các thiết bị khác nhau, hoạt động của chúng dựa trên việc sử dụng dòng ánh sáng.

Nguyên lý hoạt động của photodiode

Cơ sở hoạt động của các phần tử photodiode là hiệu ứng quang điện bên trong. Nó bao gồm sự xuất hiện của chất bán dẫn dưới tác dụng của dòng ánh sáng gồm các electron và lỗ trống không cân bằng (tức là các nguyên tử có không gian dành cho electron), tạo thành lực quang điện.

  • Khi ánh sáng chạm vào tiếp giáp pn, các lượng tử ánh sáng bị hấp thụ để tạo thành các hạt quang điện
  • Các tế bào quang điện nằm trong vùng n tiếp cận ranh giới nơi chúng bị ngăn cách dưới tác dụng của điện trường
  • Các lỗ trống di chuyển đến vùng p và các electron tập trung ở vùng n hoặc gần ranh giới
  • Các lỗ trống tích điện dương cho vùng p và các electron tích điện âm cho vùng n. Một sự khác biệt tiềm năng được hình thành
  • Độ chiếu sáng càng cao thì dòng ngược càng lớn

Nếu chất bán dẫn ở trong bóng tối thì tính chất của nó tương tự như một diode thông thường. Khi máy thử đổ chuông trong điều kiện không có ánh sáng, kết quả sẽ tương tự như thử nghiệm một diode thông thường. Theo hướng thuận sẽ có một điện trở nhỏ, theo hướng ngược lại mũi tên sẽ giữ nguyên ở mức 0.

Mạch điốt quang

Chế độ hoạt động

Photodiod được chia theo chế độ hoạt động của chúng.

Chế độ tạo ảnh

Thực hiện mà không cần nguồn điện. Máy phát quang là thành phần của pin mặt trời còn được gọi là “pin mặt trời”. Chức năng của chúng là chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Các máy phát quang phổ biến nhất đều dựa trên silicon - rẻ tiền, phổ biến và được nghiên cứu kỹ lưỡng. Chúng có chi phí thấp nhưng hiệu quả chỉ đạt 20%. Yếu tố phim tiến bộ hơn.

Chế độ chuyển đổi quang học

Nguồn điện được nối với mạch có cực tính ngược, photodiode trong trường hợp này đóng vai trò là cảm biến ánh sáng.

Cài đặt chính

Các tính chất của photodiod được xác định bởi các đặc điểm sau:

  • Volt-ampe. Xác định sự thay đổi độ lớn của dòng sáng theo điện áp thay đổi với dòng sáng và dòng tối ổn định
  • Thuộc về phổ. Đặc trưng ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng đến dòng quang điện
  • Hằng số thời gian là khoảng thời gian mà dòng điện phản ứng khi bóng tối hoặc độ sáng tăng thêm 63% giá trị cài đặt
  • Ngưỡng độ nhạy - quang thông tối thiểu mà diode phản ứng
  • Điện trở tối là đặc tính chỉ thị của chất bán dẫn khi không có ánh sáng
  • Quán tính

Photodiode bao gồm những gì?

Các loại điốt quang

Ghim

Những chất bán dẫn này được đặc trưng bởi sự hiện diện trong vùng tiếp giáp pn của một phần có độ dẫn điện riêng và giá trị điện trở đáng kể. Khi ánh sáng chiếu vào vùng này sẽ xuất hiện các cặp lỗ trống và electron. Điện trường trong vùng này không đổi, không có điện tích không gian. Lớp phụ trợ như vậy mở rộng dải tần hoạt động của chất bán dẫn. Theo mục đích chức năng của chúng, các điốt quang p-i-n được chia thành máy dò, trộn, tham số, giới hạn, nhân, điều chỉnh và các loại khác.

trận tuyết lở

Loài này rất nhạy cảm. Chức năng của nó là chuyển đổi quang thông thành tín hiệu điện, được khuếch đại bằng hiệu ứng nhân tuyết lở. Có thể sử dụng trong điều kiện quang thông thấp. Điốt quang tuyết lở sử dụng các siêu mạng để giảm nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu.

Với rào cản Schottky

Nó bao gồm một kim loại và một chất bán dẫn, xung quanh điểm nối tạo ra một điện trường. Sự khác biệt chính so với các điốt quang loại p-i-n thông thường là việc sử dụng các hạt mang điện sơ cấp thay vì các hạt mang điện bổ sung.

Với cấu trúc dị thể

Được hình thành từ hai chất bán dẫn có vùng cấm khác nhau. Lớp nằm giữa chúng được gọi là không đồng nhất. Bằng cách chọn các chất bán dẫn như vậy, có thể tạo ra một thiết bị hoạt động ở đầy đủ các bước sóng. Nhược điểm của nó là độ phức tạp cao của sản xuất.

Ứng dụng của photodiode

  • Mạch tích hợp quang điện tử. Chất bán dẫn cung cấp khả năng giao tiếp quang học, đảm bảo cách ly điện hiệu quả cho các mạch điện và điều khiển trong khi vẫn duy trì chức năng liên lạc.
  • Bộ tách sóng quang đa phần tử - máy quét, thiết bị cảm quang, ma trận photodiode. Phần tử quang điện không chỉ có khả năng nhận biết các đặc điểm độ sáng của vật thể và sự thay đổi của nó theo thời gian mà còn tạo ra một hình ảnh trực quan hoàn chỉnh.

Các lĩnh vực sử dụng khác: đường cáp quang, máy tìm phạm vi laser, lắp đặt chụp cắt lớp phát xạ positron.

Các tài liệu khác về chủ đề

Anatoly Melnik

Chuyên gia trong lĩnh vực vô tuyến điện tử và linh kiện điện tử. Tư vấn lựa chọn linh kiện tại RadioElement.

Mục đích: điốt quang- một máy thu bức xạ quang học chuyển đổi ánh sáng rơi vào vùng cảm quang của nó thành điện tích.

Nguyên tắc hoạt động: Photodiode đơn giản nhất là một diode bán dẫn thông thường, cung cấp khả năng tiếp xúc với bức xạ quang học tại điểm nối p–n. Khi chiếu bức xạ theo hướng vuông góc với mặt phẳng tiếp giáp p-n, do sự hấp thụ của các photon có năng lượng lớn hơn vùng cấm, các cặp electron-lỗ trống xuất hiện trong vùng n. Những electron và lỗ trống này được gọi là người mang ảnh. Khi các tế bào quang điện khuếch tán sâu vào vùng n, phần lớn các electron và lỗ trống không có thời gian để kết hợp lại và chạm tới ranh giới của lớp tiếp giáp p–n. Ở đây, các tế bào quang được ngăn cách bởi điện trường của tiếp giáp p–n, với các lỗ di chuyển vào vùng p và các electron không thể vượt qua trường chuyển tiếp và tích tụ ở ranh giới của tiếp giáp p–n và vùng n. Như vậy, dòng điện qua tiếp giáp p–n là do sự dịch chuyển của các hạt tải điện thiểu số – lỗ trống. Dòng trôi của các tế bào quang điện được gọi là dòng quang điện.

Photodiodes có thể hoạt động ở một trong hai chế độ - không cần nguồn năng lượng điện bên ngoài (chế độ máy phát quang) hoặc với nguồn năng lượng điện bên ngoài (chế độ chuyển đổi quang).

Thiết bị: sơ đồ khối của photodiode. 1 - tinh thể bán dẫn; 2 - danh bạ; 3 - kết luận; F - dòng bức xạ điện từ; E - nguồn dòng điện một chiều; Rн - tải.

Tùy chọn: độ nhạy (phản ánh sự thay đổi trạng thái điện ở đầu ra của photodiode khi một tín hiệu quang duy nhất được đưa vào đầu vào.); nhiễu (ngoài tín hiệu hữu ích, tín hiệu hỗn loạn có biên độ ngẫu nhiên và quang phổ- nhiễu photodiode)

Đặc trưng: a) đặc tính dòng điện-điện áp photodiode thể hiện sự phụ thuộc của điện áp đầu ra vào dòng điện đầu vào. b) đặc tính ánh sáng Sự phụ thuộc của dòng quang vào độ chiếu sáng tương ứng với tỷ lệ trực tiếp của dòng quang vào độ chiếu sáng. c) đặc tính quang phổ của photodiode là sự phụ thuộc của dòng quang vào bước sóng của ánh sáng tới trên photodiode.

Ứng dụng: a) mạch tích hợp quang điện tử.

b) bộ tách sóng quang đa phần tử.c) bộ ghép quang.

9. Đèn LED. Mục đích, thiết bị, nguyên lý hoạt động, các thông số và đặc điểm chính.

Mục đích: ĐÈN LED là một thiết bị bán dẫn phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua nó theo chiều thuận.

Nguyên lý hoạt động: Nghiên cứu dựa trên hiện tượng vật lý xuất hiện bức xạ ánh sáng khi có dòng điện đi qua tiếp giáp p-n. Màu sắc của ánh sáng (bước sóng cực đại của quang phổ phát xạ) được xác định bởi loại vật liệu bán dẫn được sử dụng để tạo thành điểm nối p-n.

Đèn LED là một thiết bị phát ra chất bán dẫn có một hoặc nhiều điểm nối n-p chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng của bức xạ ánh sáng không kết hợp. Sự phát xạ xảy ra do sự tái hợp của các chất mang được tiêm vào một trong các vùng tiếp giáp với điểm nối n-p. Sự tái hợp xảy ra khi các vật mang di chuyển từ cấp trên xuống cấp dưới.

Đặc điểm và thông số: thông số chính của đèn LED là hiệu suất lượng tử bên trong (tỷ lệ giữa số lượng photon với số hạt tải điện được đưa vào đế) và hiệu suất bên ngoài (tỷ lệ giữa dòng photon từ đèn LED và dòng của các hạt mang điện trong đó). Hiệu quả bên ngoài phần lớn được quyết định bởi công nghệ và có thể tăng lên đáng kể khi mức độ của nó tăng lên.

Các đặc điểm chính của đèn LED là dòng điện, độ sáng và quang phổ. Các thông số chính của điốt phát sáng là bước sóng, nửa chiều rộng của phổ bức xạ, công suất bức xạ, tần số hoạt động và kiểu bức xạ.

Đèn LED được sử dụng rộng rãi trong các chỉ báo kỹ thuật số, màn hình ánh sáng và các thiết bị quang điện tử. Về cơ bản, có thể hình thành một màn hình tivi màu trên cơ sở của chúng.

Photodiode được sử dụng tích cực trong các thiết bị điện tử hiện đại, ngay từ cái tên đã hiểu rõ rằng thiết bị này là một cấu trúc sử dụng chất bán dẫn, vì vậy chúng ta hãy xem photodiode là gì. Photodiode là một diode bán dẫn có đặc tính dẫn điện một chiều khi tiếp xúc với bức xạ quang học. Photodiode là một tinh thể bán dẫn, thường có tiếp giáp lỗ điện tử (pn). Nó được trang bị hai thiết bị đầu cuối bằng kim loại và được gắn trong vỏ nhựa hoặc kim loại.

Có hai chế độ hoạt động của photodiode.

1) photodiode - khi mạch ngoài của photodiode chứa nguồn dòng một chiều, điều này tạo ra độ lệch ngược tại điểm nối và độ lệch van khi không có nguồn đó. Trong chế độ photodiode, photodiode, giống như điện trở quang, được sử dụng để điều khiển dòng điện. Dòng quang của photodiode phụ thuộc nhiều vào cường độ bức xạ tới và không phụ thuộc vào điện áp phân cực.

2) Chế độ van - khi photodiode, giống như tế bào quang điện, được sử dụng làm máy phát EMF.

Các thông số chính của photodiode là ngưỡng độ nhạy, mức nhiễu, dải phổ nhạy từ 0,3 đến 15 μm (micromet), quán tính là thời gian phục hồi của dòng quang. Ngoài ra còn có các photodiode có cấu trúc trực tiếp. phần tử không thể thiếu trong nhiều thiết bị quang điện tử. Điốt quang và bộ tách sóng quang được sử dụng rộng rãi trong các cặp opron và bộ thu bức xạ cho tín hiệu video và âm thanh. Được sử dụng rộng rãi để nhận tín hiệu từ điốt laser trong ổ đĩa CD và DVD.

Tín hiệu từ diode laser, chứa thông tin được mã hóa, trước tiên chạm vào photodiode, trong các thiết bị này có thiết kế phức tạp, sau đó, sau khi giải mã, thông tin sẽ đi đến bộ xử lý trung tâm, nơi sau khi xử lý, nó sẽ chuyển thành tín hiệu âm thanh hoặc video . Tất cả các ổ đĩa hiện đại đều hoạt động theo nguyên tắc này. Photodiodes cũng được sử dụng trong các thiết bị an ninh khác nhau, trong cảm biến hiện diện và chuyển động hồng ngoại. Một bài đánh giá khác dành cho người mới bắt đầu chơi radio nghiệp dư đã kết thúc, chúc may mắn trong thế giới điện tử vô tuyến - AKA.

Lý thuyết cho người mới bắt đầu

Thảo luận bài viết PHOTODIODES

radioskot.ru

mô tả nguyên lý hoạt động, sơ đồ, đặc điểm, phương pháp áp dụng

Photodiodes là các phần tử bán dẫn có tính cảm quang. Chức năng chính của chúng là chuyển đổi dòng ánh sáng thành tín hiệu điện. Các chất bán dẫn như vậy được sử dụng như một phần của các thiết bị khác nhau, hoạt động của chúng dựa trên việc sử dụng dòng ánh sáng.

Nguyên lý hoạt động của photodiode

Cơ sở hoạt động của các phần tử photodiode là hiệu ứng quang điện bên trong. Nó bao gồm sự xuất hiện của chất bán dẫn dưới tác dụng của dòng ánh sáng gồm các electron và lỗ trống không cân bằng (tức là các nguyên tử có không gian dành cho electron), tạo thành lực quang điện.

  • Khi ánh sáng chạm vào tiếp giáp pn, các lượng tử ánh sáng bị hấp thụ để tạo thành các hạt quang điện
  • Các tế bào quang điện nằm trong vùng n tiếp cận ranh giới nơi chúng bị ngăn cách dưới tác dụng của điện trường
  • Các lỗ trống di chuyển đến vùng p và các electron tập trung ở vùng n hoặc gần ranh giới
  • Các lỗ trống tích điện dương cho vùng p và các electron tích điện âm cho vùng n. Một sự khác biệt tiềm năng được hình thành
  • Độ chiếu sáng càng cao thì dòng ngược càng lớn

Nếu chất bán dẫn ở trong bóng tối thì tính chất của nó tương tự như một diode thông thường. Khi máy thử đổ chuông trong điều kiện không có ánh sáng, kết quả sẽ tương tự như thử nghiệm một diode thông thường. Theo hướng thuận sẽ có một điện trở nhỏ, theo hướng ngược lại mũi tên sẽ giữ nguyên ở mức 0.

Mạch điốt quang

Chế độ hoạt động

Photodiod được chia theo chế độ hoạt động của chúng.

Chế độ tạo ảnh

Thực hiện mà không cần nguồn điện. Máy phát quang là thành phần của pin mặt trời còn được gọi là “pin mặt trời”. Chức năng của chúng là chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Các máy phát quang phổ biến nhất đều dựa trên silicon - rẻ tiền, phổ biến và được nghiên cứu kỹ lưỡng. Chúng có chi phí thấp nhưng hiệu quả chỉ đạt 20%. Yếu tố phim tiến bộ hơn.

Chế độ chuyển đổi quang học

Nguồn điện được nối với mạch có cực tính ngược, photodiode trong trường hợp này đóng vai trò là cảm biến ánh sáng.

Cài đặt chính

Các tính chất của photodiod được xác định bởi các đặc điểm sau:

  • Volt-ampe. Xác định sự thay đổi độ lớn của dòng sáng theo điện áp thay đổi với dòng sáng và dòng tối ổn định
  • Thuộc về phổ. Đặc trưng ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng đến dòng quang điện
  • Hằng số thời gian là khoảng thời gian mà dòng điện phản ứng khi bóng tối hoặc độ sáng tăng thêm 63% giá trị cài đặt
  • Ngưỡng độ nhạy - quang thông tối thiểu mà diode phản ứng
  • Điện trở tối là đặc tính chỉ thị của chất bán dẫn khi không có ánh sáng
  • Quán tính

Photodiode bao gồm những gì?

Các loại điốt quang

Ghim

Những chất bán dẫn này được đặc trưng bởi sự hiện diện trong vùng tiếp giáp pn của một phần có độ dẫn điện riêng và giá trị điện trở đáng kể. Khi ánh sáng chiếu vào vùng này sẽ xuất hiện các cặp lỗ trống và electron. Điện trường trong vùng này không đổi, không có điện tích không gian. Lớp phụ trợ như vậy mở rộng dải tần hoạt động của chất bán dẫn. Theo mục đích chức năng của chúng, các điốt quang p-i-n được chia thành máy dò, trộn, tham số, giới hạn, nhân, điều chỉnh và các loại khác.

trận tuyết lở

Loài này rất nhạy cảm. Chức năng của nó là chuyển đổi quang thông thành tín hiệu điện, được khuếch đại bằng hiệu ứng nhân tuyết lở. Có thể sử dụng trong điều kiện quang thông thấp. Điốt quang tuyết lở sử dụng các siêu mạng để giảm nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu.

Với rào cản Schottky

Nó bao gồm một kim loại và một chất bán dẫn, xung quanh điểm nối tạo ra một điện trường. Sự khác biệt chính so với các điốt quang loại p-i-n thông thường là việc sử dụng các hạt mang điện sơ cấp thay vì các hạt mang điện bổ sung.

Với cấu trúc dị thể

Được hình thành từ hai chất bán dẫn có vùng cấm khác nhau. Lớp nằm giữa chúng được gọi là không đồng nhất. Bằng cách chọn các chất bán dẫn như vậy, có thể tạo ra một thiết bị hoạt động ở đầy đủ các bước sóng. Nhược điểm của nó là độ phức tạp cao của sản xuất.

Ứng dụng của photodiode

  • Mạch tích hợp quang điện tử. Chất bán dẫn cung cấp khả năng giao tiếp quang học, đảm bảo cách ly điện hiệu quả cho các mạch điện và điều khiển trong khi vẫn duy trì chức năng liên lạc.
  • Bộ tách sóng quang đa phần tử - máy quét, thiết bị cảm quang, ma trận photodiode. Phần tử quang điện không chỉ có khả năng nhận biết các đặc điểm độ sáng của vật thể và sự thay đổi của nó theo thời gian mà còn tạo ra một hình ảnh trực quan hoàn chỉnh.

Các lĩnh vực sử dụng khác: đường cáp quang, máy tìm phạm vi laser, lắp đặt chụp cắt lớp phát xạ positron.

www.radioelementy.ru

Điốt quang

Photodiode thường được gọi là một thiết bị bán dẫn có một điểm nối p-n, đặc tính dòng điện-điện áp của nó phụ thuộc vào ánh sáng tác động lên nó.

Ký hiệu đồ họa tượng trưng, ​​​​cấu trúc và hình dáng của photodiode được trình bày trong Hình 2. 17.6.

Cơm. 17.6. Điốt quang:

a - ký hiệu đồ họa thông thường; b – cấu trúc; c – ngoại hình

Photodiode đơn giản nhất là một diode bán dẫn thông thường, cho phép tác động của bức xạ quang lên điểm nối p-n. Ở trạng thái cân bằng, khi dòng bức xạ hoàn toàn không có, nồng độ hạt tải điện, phân bố thế năng và sơ đồ dải năng lượng của photodiode hoàn toàn phù hợp với tiếp giáp p-n thông thường (xem hình 1.3).

Khi chiếu bức xạ theo hướng vuông góc với mặt phẳng tiếp giáp p-n, do sự hấp thụ của các photon có năng lượng lớn hơn vùng cấm, các cặp electron-lỗ trống xuất hiện ở vùng n. Những electron và lỗ trống này được gọi là chất mang quang. Khi các tế bào quang điện khuếch tán sâu vào vùng n, phần lớn các electron và lỗ trống không có thời gian để kết hợp lại và đến ranh giới của tiếp giáp pn. Ở đây, các tế bào quang điện được ngăn cách bởi điện trường của tiếp giáp p-n, với các lỗ di chuyển vào vùng p và các electron không thể vượt qua trường chuyển tiếp và tích tụ ở ranh giới của tiếp giáp p-n và vùng n. Tuy nhiên, dòng điện qua tiếp giáp p-n là do sự trôi dạt của các hạt mang điện không gốc - lỗ trống. Dòng trôi của các tế bào quang điện thường được gọi là dòng quang điện.

Các tế bào quang điện - các lỗ trống tích điện dương cho vùng p so với vùng n, và các tế bào quang điện - các electron - tích điện âm cho vùng n so với vùng p. Hiệu điện thế thu được thường được gọi là photo emf Ef. Dòng điện tạo ra trong photodiode là ngược lại, nó hướng từ cực âm sang cực dương, giá trị của nó càng lớn thì độ chiếu sáng càng lớn.

Photodiode có thể hoạt động ở một trong hai chế độ - với nguồn năng lượng điện bên ngoài (chế độ chuyển đổi) hoặc không có nguồn năng lượng điện bên ngoài (chế độ máy phát điện).

Khi photodiode hoạt động ở chế độ chuyển đổi, một điện áp ngược được đặt vào nó (Hình 17.7, a). Các nhánh ngược của đặc tính dòng điện-điện áp của photodiode được sử dụng ở các mức chiếu sáng khác nhau F, F1, F2 (Hình 17.7, b).

Có tính đến sự phụ thuộc của mức độ chiếu sáng, dòng điện ngược của photodiode thay đổi và điện áp trên điện trở tải thay đổi. Trong các hệ thống tự động hóa đường sắt, theo sơ đồ này, một bộ cảm biến quang germanium được đưa vào các thiết bị phát hiện hộp trục được làm nóng (gecmani nhạy cảm với tia hồng ngoại và silicon nhạy cảm với ánh sáng khả kiến).

MỘT) b)

Cơm. 17.7. Hoạt động của photodiode ở chế độ chuyển đổi quang:

a – sơ đồ kết nối; b - đặc tính dòng điện-điện áp

Photodiode hoạt động ở chế độ máy phát điện được sử dụng làm nguồn năng lượng chuyển đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành năng lượng điện. Chúng được gọi là pin mặt trời và là một phần của các tấm pin mặt trời. Điện áp đầu ra của pin mặt trời phụ thuộc nhiều vào mức độ ánh sáng. Để có được điện áp ổn định khi tải, pin năng lượng mặt trời được sử dụng kết hợp với pin. Sơ đồ của pin năng lượng mặt trời được thể hiện trong hình. 17.8.

Cơm. 17.8. Sơ đồ nguyên lý của pin năng lượng mặt trời

Ở mức chiếu sáng tối đa, pin năng lượng mặt trời sẽ cung cấp năng lượng cho tải và sạc pin. Đăng trên ref.rf Trong bóng tối, tải chỉ được cung cấp năng lượng bởi pin và để ngăn pin bị xả bởi pin năng lượng mặt trời, một diode VD1 được lắp vào mạch.

Hiệu suất của pin mặt trời silicon là khoảng 20%. Các thông số kỹ thuật quan trọng của pin mặt trời là tỷ lệ công suất đầu ra của chúng với khối lượng và diện tích mà pin mặt trời chiếm giữ. Các thông số này đạt giá trị lần lượt là 200 W/kg và 1 kW/m2.

Thông tin chi tiết hơn về điốt quang được đưa ra trong tài liệu.

Đọc thêm

  • - Điện trở quang và điốt quang. Thiết bị, nguyên lý hoạt động

    Bài 14 Điện trở quang là thiết bị bán dẫn có nguyên lý hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của chất bán dẫn dưới tác dụng của bức xạ ánh sáng. Hình 7.31 cho thấy thiết bị của một điện trở quang bao gồm chất nền điện môi 1,... [đọc thêm].

  • - Điốt quang

    Điốt quang là điốt bán dẫn trong đó lượng dòng điện ngược được điều khiển bằng ánh sáng. Photodiode được thiết kế theo cách nó cung cấp khả năng tiếp cận ánh sáng tới điểm nối. Trong trường hợp không có dòng ánh sáng trong photodiode ở điện áp ngược... [đọc thêm].

  • - Điốt quang và đèn LED

    Cơm. 9. Photodiode ở chế độ quang trở. Photodiode ở chế độ quang trở và đặc tính dòng điện-điện áp của nó được thể hiện trong hình. 9. Một điện áp ngược được đặt vào photodiode từ nguồn EMF, do đó điểm nối của nó bị đóng. Nếu từ thông bằng 0 thì dòng điện ngược qua photodiode xấp xỉ... [đọc thêm].

  • - Điốt quang

    Photodiode là một thiết bị quang điện bán dẫn có hiệu ứng quang điện bên trong phản ánh quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Hiệu ứng quang điện bên trong là hiệu ứng dưới tác dụng của năng lượng bức xạ ánh sáng trong vùng chuyển tiếp p – n –... [đọc thêm].

  • - Điốt quang

    Photodiode là một máy thu quang điện có tiếp giáp điện tử-lỗ trống, sự chiếu xạ của nó với ánh sáng sẽ làm tăng dòng điện ngược. Vật liệu bán dẫn photodiode thường là silicon, bạc sunfua, thallium sulfide hoặc gali arsenide... [đọc thêm].

  • - Thiết bị tách sóng quang. Hiệu ứng ảnh. CCD và PMT. Điốt quang.

    Bộ tách sóng quang. Máy quét phẳng và chiếu sử dụng các thiết bị ghép điện tích (CCD), trong khi máy quét trống sử dụng bộ nhân quang và điốt quang. Đôi khi nó là cách khác. Hoạt động của CCD dựa trên tính chất của tụ điện có cấu trúc MOS (kim loại - oxit -... [đọc thêm].

  • - Điốt quang

    Photodiode có cấu trúc của một điểm nối pn thông thường. Dòng điện ngược của photodiode phụ thuộc vào mức độ ánh sáng. Photodiod được đặt trong hộp kim loại có cửa sổ trong suốt. Biểu diễn đồ họa thông thường của photodiode và mạch tương đương của nó được hiển thị trong Hình 3.11. Trong hình 3.12... [đọc thêm].

    • tham khảo.ru

    Điốt quang | Kỹ thuật và chương trình

    Nguyên lý hoạt động của photodiode

    Photodiode bán dẫn là một diode bán dẫn có dòng điện ngược phụ thuộc vào sự chiếu sáng.

    Thông thường, điốt bán dẫn có tiếp giáp pn được sử dụng làm điốt quang, bị phân cực ngược bởi nguồn điện bên ngoài. Khi lượng tử ánh sáng bị hấp thụ ở tiếp giáp pn hoặc ở các vùng lân cận nó, các hạt mang điện mới sẽ được hình thành. Các hạt mang điện nhỏ phát sinh ở các vùng tiếp giáp với điểm nối pn ở khoảng cách không vượt quá chiều dài khuếch tán sẽ khuếch tán vào điểm nối pn và đi qua nó dưới tác dụng của điện trường. Tức là dòng điện ngược tăng khi được chiếu sáng. Sự hấp thụ lượng tử trực tiếp trong tiếp giáp pn dẫn đến kết quả tương tự. Lượng dòng điện ngược tăng lên được gọi là dòng quang điện.

    Đặc điểm của photodiod

    Các đặc tính của photodiode có thể được đặc trưng bởi các đặc điểm sau:

    Đặc tính dòng điện-điện áp của photodiode là sự phụ thuộc của dòng ánh sáng với quang thông không đổi và dòng tối 1t vào điện áp.

    Đặc tính ánh sáng của photodiode được xác định bởi sự phụ thuộc của dòng quang vào khả năng chiếu sáng. Khi độ chiếu sáng tăng thì dòng quang tăng.

    Đặc tính quang phổ của photodiode là sự phụ thuộc của dòng quang vào bước sóng của ánh sáng tới trên photodiode. Nó được xác định đối với các bước sóng dài bởi khoảng cách dải và ở các bước sóng ngắn bởi tốc độ hấp thụ lớn và sự gia tăng ảnh hưởng của sự tái hợp bề mặt của các hạt mang điện với sự giảm bước sóng của lượng tử ánh sáng. Nghĩa là, giới hạn độ nhạy bước sóng ngắn phụ thuộc vào độ dày của đế và tốc độ tái hợp bề mặt. Vị trí cực đại trong đặc tính quang phổ của photodiode phụ thuộc nhiều vào mức độ tăng hệ số hấp thụ.

    Hằng số thời gian là khoảng thời gian mà dòng quang của photodiode thay đổi sau khi chiếu sáng hoặc sau khi photodiode tối đi e lần (63%) so với giá trị trạng thái ổn định.

    Điện trở tối là điện trở của photodiode khi không có ánh sáng.

    Độ nhạy tích phân được xác định theo công thức:

    trong đó 1ph là dòng quang, Ф là độ chiếu sáng.

    Quán tính

    Có ba yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quán tính:

    1. Thời gian khuếch tán hoặc trôi của chất mang không cân bằng qua bazơ t;

    2. Thời gian bay qua ngã ba p-n t;

    3. Thời gian sạc lại điện dung rào cản của điểm nối pn, được đặc trưng bởi hằng số thời gian RC6ap.

    Độ dày của điểm nối pn, tùy thuộc vào điện áp ngược và nồng độ tạp chất trong bazơ, thường nhỏ hơn 5 μm, nghĩa là t - 0,1 ns. RC6ap được xác định bởi điện dung rào cản của tiếp giáp pn, phụ thuộc vào điện áp và điện trở của đế photodiode ở điện trở tải thấp ở mạch ngoài. Độ lớn của RC6ap thường là vài nano giây.

    Tính toán hiệu suất và công suất photodiode

    Hiệu suất được tính theo công thức:

    trong đó Rosv là công suất chiếu sáng; I - cường độ hiện tại;

    U là điện áp trên photodiode.

    Việc tính toán công suất photodiode được minh họa trong hình. 2.12 và bảng 2.1.

    Cơm. 2.12. Sự phụ thuộc của công suất photodiode vào điện áp và dòng điện

    Công suất tối đa của photodiode tương ứng với diện tích tối đa của hình chữ nhật nhất định.

    Bảng 2.1. Sự phụ thuộc của quyền lực vào hiệu quả

    Công suất chiếu sáng, mW

    Cường độ dòng điện, mA

    Điện áp, V

    Ứng dụng photodiode trong điện tử học

    Photodiode là một phần tử không thể thiếu trong nhiều thiết bị quang điện tử phức tạp:

    Mạch tích hợp quang điện tử.

    Photodiode có thể nhanh hơn, nhưng mức tăng dòng quang của nó không vượt quá đơn vị. Nhờ sự hiện diện của truyền thông quang học, các mạch tích hợp quang điện tử có một số lợi thế đáng kể, đó là: cách ly điện gần như lý tưởng giữa các mạch điều khiển khỏi mạch điện trong khi vẫn duy trì kết nối chức năng mạnh mẽ giữa chúng.

    Bộ tách sóng quang đa phần tử.

    Các thiết bị này (máy quét, ma trận photodiode được điều khiển bởi bóng bán dẫn MOS, thiết bị ghép điện tích cảm quang và các thiết bị khác) là một trong những sản phẩm điện tử tiến bộ và phát triển nhanh nhất. Một “con mắt” quang điện dựa trên điốt quang có khả năng phản ứng không chỉ với độ sáng theo thời gian mà còn với các đặc điểm không gian của vật thể, nghĩa là cảm nhận được hình ảnh trực quan đầy đủ của nó.

    Số lượng tế bào cảm quang trong thiết bị khá lớn nên ngoài tất cả các vấn đề của một bộ tách sóng quang rời rạc (độ nhạy, tốc độ, vùng phổ) thì vấn đề đọc thông tin cũng phải được giải quyết. Tất cả các bộ tách sóng quang đa phần tử đều là hệ thống quét, nghĩa là các thiết bị có thể phân tích không gian đang nghiên cứu bằng cách xem tuần tự nó (phân tách từng phần tử).

    Nhận thức hình ảnh xảy ra như thế nào?

    Sự phân bố độ sáng của vật thể quan sát được chuyển đổi thành hình ảnh quang học và tập trung vào bề mặt cảm quang. Ở đây, năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành năng lượng điện và phản ứng của từng phần tử (dòng điện, điện tích, điện áp) tỷ lệ thuận với độ chiếu sáng của nó. Mô hình độ sáng được chuyển đổi thành cứu trợ điện. Mạch quét thăm dò tuần tự từng phần tử một cách định kỳ và đọc thông tin chứa trong đó. Sau đó, ở đầu ra của thiết bị, chúng tôi nhận được một chuỗi xung video trong đó hình ảnh nhận được được mã hóa.

    Khi tạo bộ tách sóng quang đa phần tử, họ cố gắng đảm bảo hiệu suất tốt nhất của các chức năng chuyển đổi và quét. Bộ ghép quang.

    Bộ ghép quang là một thiết bị quang điện tử trong đó có nguồn và bộ thu bức xạ với một hoặc một loại kết nối quang khác giữa chúng, được kết hợp về mặt cấu trúc và được đặt trong một vỏ. Không có kết nối điện (điện) giữa mạch điều khiển (dòng điện nhỏ, ở mức vài mA), trong đó bộ phát được kết nối và mạch điều hành, trong đó bộ tách sóng quang hoạt động và thông tin điều khiển được truyền đi qua bức xạ ánh sáng.

    Đặc tính này của cặp quang điện tử (và trong một số loại bộ ghép quang, thậm chí có một số bộ ghép quang không được kết nối với nhau) hóa ra là không thể thiếu trong các thiết bị điện tử cần loại bỏ càng nhiều càng tốt ảnh hưởng của mạch điện đầu ra trên những cái đầu vào. Đối với tất cả các phần tử rời rạc (bóng bán dẫn, thyristor, vi mạch đang chuyển mạch hoặc vi mạch có đầu ra cho phép chuyển đổi tải công suất cao), các mạch điều khiển và điều hành được kết nối điện với nhau. Điều này thường không được chấp nhận khi chuyển đổi tải điện áp cao. Ngoài ra, phản hồi thu được chắc chắn sẽ dẫn đến sự can thiệp bổ sung.

    Về mặt cấu trúc, bộ tách sóng quang thường được gắn ở dưới cùng của vỏ và bộ phát được gắn ở phía trên. Khoảng cách giữa bộ phát và bộ tách sóng quang được lấp đầy bằng vật liệu ngâm - vai trò này thường được thực hiện bằng keo quang polymer. Vật liệu này hoạt động như một thấu kính tập trung bức xạ vào lớp nhạy cảm của bộ tách sóng quang. Vật liệu ngâm được phủ bên ngoài một lớp màng đặc biệt có tác dụng phản xạ các tia sáng vào bên trong để ngăn bức xạ tán xạ ra ngoài vùng làm việc của bộ tách sóng quang.

    Vai trò của bộ phát trong bộ ghép quang thường được thực hiện bởi đèn LED dựa trên gali arsenide. Các phần tử cảm quang trong bộ ghép quang có thể là điốt quang (bộ ghép quang của dòng AOD...), bộ chuyển đổi quang, bộ cảm biến quang (bộ ghép quang của dòng AOU...) và mạch photorelay tích hợp cao. Ví dụ, trong bộ ghép quang điốt, điốt quang dựa trên silicon được sử dụng làm phần tử thu quang và điốt phát hồng ngoại đóng vai trò là bộ phát. Đặc tính quang phổ tối đa của bức xạ diode xảy ra ở bước sóng khoảng 1 micron. Bộ ghép quang điốt được sử dụng trong chế độ photodiode và máy phát quang.

    Bộ ghép quang bằng bóng bán dẫn (dòng AOT...) có một số ưu điểm so với bộ ghép quang đi-ốt. Dòng thu của bóng bán dẫn lưỡng cực được điều khiển cả bằng quang học (bằng cách tác động lên đèn LED) và bằng điện thông qua mạch cơ sở (trong trường hợp này, hoạt động của phototransistor khi không có bức xạ từ đèn LED điều khiển của bộ ghép quang thực tế không khác gì hoạt động của một bóng bán dẫn silicon thông thường). Đối với bóng bán dẫn hiệu ứng trường, việc điều khiển được thực hiện thông qua mạch cổng.

    Ngoài ra, phototransistor có thể hoạt động ở chế độ chuyển mạch và khuếch đại, còn photodiode chỉ có thể hoạt động ở chế độ chuyển mạch. Bộ ghép quang với bóng bán dẫn tổng hợp (ví dụ AOT1YUB) có mức tăng cao nhất (giống như bộ phận thông thường trên bóng bán dẫn tổng hợp), có thể chuyển đổi điện áp và dòng điện có giá trị đủ lớn và về các thông số này chỉ đứng sau bộ ghép quang thyristor và rơle quang điện tử của loại KR293KP2 - KR293KP4, thích hợp dùng để chuyển mạch các mạch điện cao áp, dòng điện cao. Ngày nay, rơle quang điện tử mới thuộc dòng K449 và K294 đã xuất hiện trong doanh số bán lẻ. Dòng K449 cho phép chuyển đổi điện áp lên tới 400 V ở dòng điện lên tới 150 mA. Các vi mạch như vậy trong gói DIP-4 nhỏ gọn bốn chân thay thế rơle điện từ công suất thấp và có nhiều ưu điểm so với rơle (hoạt động yên tĩnh, độ tin cậy, độ bền, không có tiếp điểm cơ học, dải điện áp hoạt động rộng). Ngoài ra, giá cả phải chăng của chúng được giải thích là do không cần sử dụng kim loại quý (trong rơle chúng che các tiếp điểm chuyển mạch).

    Trong bộ ghép quang điện trở (ví dụ: OEP-1), bộ phát là đèn sợi đốt mini chạy điện, cũng được đặt trong một vỏ.

    Ký hiệu đồ họa của bộ ghép quang theo GOST được gán một mã thông thường - chữ cái Latinh U, theo sau là số sê-ri của thiết bị trong mạch.

    Chương 3 của cuốn sách mô tả các dụng cụ và thiết bị minh họa việc sử dụng bộ ghép quang.

    Ứng dụng của bộ tách sóng quang

    Bất kỳ thiết bị quang điện tử nào cũng có bộ tách sóng quang. Và trong hầu hết các thiết bị quang điện tử hiện đại, photodiode tạo thành nền tảng của bộ tách sóng quang.

    So với các bộ tách sóng quang phức tạp hơn khác, chúng có độ ổn định cao nhất về đặc tính nhiệt độ và đặc tính hiệu suất tốt hơn.

    Hạn chế chính thường được chỉ ra là thiếu khả năng khuếch đại. Nhưng nó khá truyền thống. Trong hầu hết mọi thiết bị quang điện tử, bộ tách sóng quang hoạt động trên một hoặc một mạch điện tử phù hợp khác. Và việc đưa một giai đoạn khuếch đại vào nó đơn giản và tiện lợi hơn nhiều so với việc cung cấp các chức năng khuếch đại của bộ tách sóng quang vốn không bình thường đối với nó.

    Dung lượng thông tin cao của kênh quang do tần số dao động ánh sáng (khoảng 1015 Hz) cao hơn 103...104 lần so với dải tần vô tuyến chính. Bước sóng nhỏ của rung động ánh sáng đảm bảo mật độ ghi thông tin cao có thể đạt được trong các thiết bị lưu trữ quang học (lên tới 108 bit/cm2).

    Tính định hướng (độ chính xác) sắc nét của bức xạ ánh sáng, do độ phân kỳ góc của chùm tia tỷ lệ thuận với bước sóng và có thể nhỏ hơn một phút. Điều này cho phép truyền tải năng lượng điện tập trung và ít tổn thất đến bất kỳ khu vực không gian nào.

    Khả năng điều chế kép - thời gian và không gian của chùm ánh sáng. Vì nguồn và máy thu trong quang điện tử không được kết nối điện với nhau và việc kết nối giữa chúng chỉ được thực hiện thông qua chùm ánh sáng (photon trung hòa về điện) nên chúng không ảnh hưởng lẫn nhau. Và do đó, trong thiết bị quang điện tử, luồng thông tin chỉ được truyền theo một hướng - từ nguồn đến máy thu. Các kênh mà bức xạ quang truyền qua không ảnh hưởng lẫn nhau và thực tế không nhạy cảm với nhiễu điện từ, điều này quyết định khả năng chống nhiễu cao của chúng.

    Một tính năng quan trọng của điốt quang là hiệu suất cao của chúng. Chúng có thể hoạt động ở tần số lên tới vài MHz. thường được làm từ germanium hoặc silicon.

    Photodiode là một máy thu băng thông rộng tiềm năng. Điều này quyết định việc sử dụng rộng rãi và phổ biến của nó.

    Phổ hồng ngoại

    Diode phát hồng ngoại (diode IR) là một diode bán dẫn, khi dòng điện một chiều chạy qua nó, sẽ phát ra năng lượng điện từ trong vùng hồng ngoại của quang phổ.

    Không giống như phổ bức xạ mà mắt người có thể nhìn thấy được (ví dụ như được tạo ra bởi một điốt phát sáng thông thường dựa trên gali photphua), mắt người không thể cảm nhận được bức xạ hồng ngoại nhưng được ghi lại bằng các thiết bị đặc biệt nhạy cảm với phổ bức xạ này. Trong số các điốt phát quang phổ biến trong phổ IR là các thiết bị cảm quang MDK-1, FD263-01 và các loại tương tự.

    Đặc điểm quang phổ của điốt phát hồng ngoại có mức tối đa rõ rệt trong phạm vi bước sóng là 0,87...0,96 micron. Hiệu suất và hiệu suất bức xạ của các thiết bị này cao hơn so với điốt phát sáng.

    Dựa trên điốt IR (chiếm một vị trí quan trọng trong các thiết kế điện tử như máy phát xung trong phổ IR), đường cáp quang (được phân biệt thuận lợi bởi tốc độ và khả năng chống ồn), các thiết bị điện tử gia dụng nhiều mặt và tất nhiên, các thiết bị an ninh điện tử là được xây dựng. Điều này có lợi thế của nó, bởi vì... Mắt người không thể nhìn thấy tia hồng ngoại và trong một số trường hợp (nếu sử dụng nhiều tia hồng ngoại đa hướng), không thể xác định trực quan sự hiện diện của chính thiết bị an ninh cho đến khi nó chuyển sang chế độ “báo động”). Kinh nghiệm trong việc sản xuất và bảo trì hệ thống an ninh dựa trên bộ phát IR cho phép chúng tôi đưa ra một số khuyến nghị để xác định điều kiện hoạt động của bộ phát IR.

    Nếu bạn nhìn kỹ vào bề mặt phát ra của một diode IR (ví dụ AL147A, AL156A) khi đưa tín hiệu điều khiển vào nó, bạn sẽ thấy ánh sáng đỏ mờ. Quang phổ ánh sáng của ánh sáng này gần giống với màu mắt của động vật bạch tạng (chuột, chuột đồng, v.v.). Trong bóng tối, ánh sáng hồng ngoại thậm chí còn rõ rệt hơn. Cần lưu ý rằng việc nhìn vào một thiết bị phát ra năng lượng ánh sáng hồng ngoại trong thời gian dài là điều không mong muốn theo quan điểm y tế.

    Ngoài các hệ thống an ninh, điốt phát hồng ngoại hiện đang được sử dụng trong chìa khóa thông minh báo động ô tô và nhiều loại thiết bị truyền tín hiệu không dây ở khoảng cách xa. Ví dụ: bằng cách kết nối tín hiệu tần số thấp được điều chế từ bộ khuếch đại đến máy phát, sử dụng bộ thu IR ở một khoảng cách nhất định (tùy thuộc vào công suất bức xạ và địa hình), bạn có thể nghe thông tin âm thanh; các cuộc trò chuyện qua điện thoại cũng có thể được phát qua mạng khoảng cách. Phương pháp này ngày nay kém hiệu quả hơn nhưng vẫn là một giải pháp thay thế cho điện thoại vô tuyến tại nhà. Ứng dụng phổ biến nhất (trong cuộc sống hàng ngày) của điốt phát hồng ngoại là điều khiển từ xa cho các thiết bị gia dụng khác nhau.

    Vì bất kỳ người nghiệp dư vô tuyến nào cũng có thể dễ dàng xác minh bằng cách mở nắp điều khiển từ xa, mạch điện tử của thiết bị này không phức tạp và có thể lặp lại mà không gặp vấn đề gì. Trong các thiết kế vô tuyến nghiệp dư, một số được mô tả trong chương thứ ba của cuốn sách này, các thiết bị điện tử có thiết bị phát và thu IR đơn giản hơn nhiều so với các thiết bị công nghiệp.

    Các thông số xác định chế độ hoạt động tĩnh của điốt hồng ngoại (điện áp thuận và ngược tối đa cho phép, dòng điện thuận, v.v.) tương tự như các thông số của điốt quang. Các thông số cụ thể chính mà chúng được xác định cho điốt IR là:

    Công suất bức xạ - Rizl - dòng bức xạ của một thành phần quang phổ nhất định được phát ra bởi một diode. Đặc tính của diode như một nguồn bức xạ hồng ngoại là đặc tính watt-ampe - sự phụ thuộc của công suất bức xạ tính bằng W (milliwatt) vào dòng điện một chiều chạy qua diode. Dạng bức xạ của diode cho thấy công suất bức xạ giảm tùy theo góc giữa hướng bức xạ và trục quang của thiết bị. Điốt IR hiện đại khác nhau giữa việc có bức xạ có tính định hướng cao và bức xạ tán xạ.

    Khi thiết kế các linh kiện điện tử, cần lưu ý rằng phạm vi truyền tín hiệu IR phụ thuộc trực tiếp vào góc nghiêng (sự kết hợp giữa các bộ phận truyền và nhận của thiết bị) và công suất của diode IR. Khi hoán đổi các điốt IR, cần phải tính đến thông số công suất bức xạ này. Một số dữ liệu tham khảo về điốt IR trong nước được đưa ra trong bảng. 2.2.

    Dữ liệu về trao đổi thiết bị trong nước và nước ngoài được đưa ra trong phần phụ lục. Ngày nay, các loại điốt IR phổ biến nhất trong giới vô tuyến nghiệp dư được coi là thiết bị thuộc dòng model AL 156 và AL147. Chúng tối ưu về tính linh hoạt trong sử dụng và chi phí.

    Công suất bức xạ xung - Rizl im - biên độ của dòng bức xạ, được đo cho một xung dòng điện một chiều nhất định đi qua diode.

    Độ rộng của phổ bức xạ là khoảng bước sóng trong đó mật độ năng lượng bức xạ quang phổ bằng một nửa mức cực đại.

    Dòng xung chuyển tiếp tối đa cho phép là 1 dòng trực tiếp (điốt IR chủ yếu được sử dụng ở chế độ hoạt động xung).

    Bảng 2.2. Điốt phát hồng ngoại

    Công suất bức xạ, mW

    Bước sóng, µm

    Độ rộng phổ, µm

    Điện áp thiết bị, V

    Góc bức xạ, độ

    không có dữ liệu

    không có dữ liệu

    Thời gian tăng của xung bức xạ tHapizl là khoảng thời gian trong đó công suất bức xạ của diode tăng từ 10 đến 100% giá trị cực đại.

    Tham số thời gian phân rã xung tcnM3J1 tương tự như tham số trước.

    Hệ số nhiệm vụ - Q - tỷ số giữa chu kỳ dao động của xung với thời lượng xung.

    Các thành phần điện tử được đề xuất lặp lại (Chương 3 của cuốn sách này) dựa trên nguyên tắc truyền và nhận tín hiệu IR được điều chế. Nhưng đây không phải là cách duy nhất để sử dụng nguyên lý hoạt động của diode IR. Các rơle quang như vậy cũng có thể hoạt động ở chế độ phản ứng với sự phản xạ của tia (bộ tách sóng quang được đặt bên cạnh bộ phát). Nguyên tắc này được thể hiện trong các linh kiện điện tử có khả năng phản hồi sự tiếp cận của bất kỳ đối tượng hoặc người nào tới nút truyền-nhận kết hợp, nút này cũng có thể đóng vai trò là cảm biến trong hệ thống an ninh.

    Có vô số lựa chọn để sử dụng điốt IR và các thiết bị dựa trên chúng và chúng chỉ bị giới hạn bởi tính hiệu quả của phương pháp sáng tạo của đài nghiệp dư.

    nauchebe.net

    Photodiode là... Photodiode là gì?

    Photodiode FD-10-100 vùng hoạt động - 10x10 mm² FD1604 (vùng hoạt động 1.2x4mm2 - 16 chiếc) Ký hiệu trên sơ đồ

    Photodiode là một máy thu bức xạ quang học chuyển đổi ánh sáng tới vùng cảm quang của nó thành điện tích do các quá trình trong tiếp giáp p-n.

    Một photodiode, hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện (sự phân tách các electron và lỗ trống ở vùng p và n, do đó hình thành điện tích và emf), được gọi là pin mặt trời. Ngoài điốt quang p-n, còn có điốt quang p-i-n, trong đó có một lớp bán dẫn không pha tạp i giữa lớp p- và n-. Các điốt quang p-n và p-i-n chỉ chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện chứ không khuếch đại nó, không giống như các điốt quang và bóng bán dẫn quang tuyết lở.

    Sự miêu tả

    Sơ đồ khối của photodiode 1 - tinh thể bán dẫn; 2 - danh bạ; 3 - kết luận; Φ - dòng bức xạ điện từ; E - nguồn dòng điện một chiều; RH - tải.

    Nguyên tắc hoạt động:

    Khi tiếp xúc với lượng tử bức xạ trong bazơ, các hạt tải điện tự do được tạo ra sẽ lao tới ranh giới của tiếp giáp p-n. Chiều rộng của đế (vùng n) được làm sao cho các lỗ không có thời gian kết hợp lại trước khi chuyển sang vùng p. Dòng photodiode được xác định bởi dòng điện mang thiểu số - dòng trôi. Tốc độ của photodiode được xác định bởi tốc độ phân tách sóng mang theo trường của tiếp giáp p-n và điện dung của tiếp giáp p-n Cp-n

    Photodiode có thể hoạt động ở hai chế độ:

    • quang điện - không có điện áp bên ngoài
    • photodiode - với điện áp ngược bên ngoài

    Đặc điểm:

    • sự đơn giản của công nghệ và cấu trúc sản xuất
    • sự kết hợp giữa độ nhạy sáng cao và tốc độ
    • điện trở cơ sở thấp
    • quán tính thấp

    Các thông số và đặc điểm của photodiod

    Tùy chọn:

    • độ nhạy phản ánh sự thay đổi trạng thái điện ở đầu ra của photodiode khi một tín hiệu quang duy nhất được đưa vào đầu vào. Về mặt định lượng, độ nhạy được đo bằng tỷ lệ giữa sự thay đổi đặc tính điện được ghi ở đầu ra của bộ tách sóng quang với quang thông hoặc thông lượng bức xạ gây ra nó. ; - độ nhạy dòng điện theo thông lượng ánh sáng; - Độ nhạy điện áp đối với dòng năng lượng
    • nhiễu, ngoài tín hiệu hữu ích, ở đầu ra của photodiode - nhiễu photodiode còn xuất hiện một tín hiệu hỗn loạn có biên độ và phổ ngẫu nhiên. Nó không cho phép ghi lại các tín hiệu hữu ích nhỏ tùy ý. Nhiễu photodiode là sự kết hợp giữa nhiễu vật liệu bán dẫn và nhiễu photon.

    Đặc trưng:

    • Đặc tính dòng điện-điện áp (đặc tính volt-ampe) là sự phụ thuộc của điện áp đầu ra vào dòng điện đầu vào.
    • đặc điểm quang phổ sự phụ thuộc của dòng quang vào bước sóng của ánh sáng tới trên photodiode. Nó được xác định từ phía bước sóng dài bởi khoảng cách dải, ở bước sóng ngắn bởi tốc độ hấp thụ lớn và sự gia tăng ảnh hưởng của sự tái hợp bề mặt của các hạt mang điện với sự giảm bước sóng của lượng tử ánh sáng. Nghĩa là, giới hạn độ nhạy bước sóng ngắn phụ thuộc vào độ dày của đế và tốc độ tái hợp bề mặt. Vị trí cực đại trong đặc tính quang phổ của photodiode phụ thuộc nhiều vào mức độ tăng hệ số hấp thụ.
    • Đặc tính ánh sáng Sự phụ thuộc của dòng quang vào độ chiếu sáng tương ứng với tỷ lệ trực tiếp của dòng quang vào độ chiếu sáng. Điều này là do độ dày của đế photodiode nhỏ hơn đáng kể so với chiều dài khuếch tán của các hạt mang điện thiểu số. Nghĩa là, hầu hết tất cả các hạt mang điện thiểu số phát sinh trong bazơ đều tham gia vào quá trình hình thành dòng quang điện.
    • Hằng số thời gian là khoảng thời gian mà dòng quang của photodiode thay đổi sau khi chiếu sáng hoặc sau khi photodiode tối đi e lần (63%) so với giá trị trạng thái ổn định.
    • Điện trở tối là điện trở của photodiode khi không có ánh sáng.
    • quán tính

    Phân loại

    • Trong cấu trúc p-i-n, vùng i ở giữa nằm giữa hai vùng có độ dẫn điện ngược nhau. Ở điện áp đủ cao, nó xuyên qua vùng i và các hạt mang tự do xuất hiện do các photon trong quá trình chiếu xạ được gia tốc bởi điện trường của các tiếp giáp p-n. Điều này giúp tăng tốc độ và độ nhạy. Sự gia tăng hiệu suất của photodiode p-i-n là do quá trình khuếch tán được thay thế bằng sự trôi dạt của các điện tích trong điện trường mạnh. Đã ở mức Uarb≈0.1V, photodiode p-i-n có lợi thế về hiệu suất.
    Ưu điểm: 1) có thể cung cấp độ nhạy ở phần bước sóng dài của phổ bằng cách thay đổi độ rộng của vùng i. 2) độ nhạy và tốc độ cao 3) điện áp hoạt động thấp Urab Nhược điểm: khó đạt được độ tinh khiết cao của vùng i
    • Schottky photodiode (Schottky rào cản photodiode) Cấu trúc bán dẫn kim loại. Khi cấu trúc được hình thành, một số electron sẽ chuyển từ kim loại sang chất bán dẫn loại p.
    • Điốt quang tuyết lở
    • Cấu trúc sử dụng sự cố tuyết lở. Nó xảy ra khi năng lượng của các hạt quang điện vượt quá năng lượng hình thành các cặp electron-lỗ trống. Rất nhạy cảm. Để ước tính, có một hệ số nhân tuyết lở: Để thực hiện phép nhân tuyết lở, phải đáp ứng hai điều kiện: 1) Điện trường của vùng điện tích không gian phải đủ lớn để trên quãng đường tự do trung bình, electron thu được năng lượng lớn hơn độ rộng vùng cấm: 2) Độ rộng của vùng điện tích không gian phải lớn hơn đáng kể so với đường dẫn tự do: Giá trị của hệ số khuếch đại bên trong là M=10-100 tùy thuộc vào loại điốt quang.
    • Photodiode có cấu trúc dị thể. Tiếp xúc dị thể là một lớp xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc của hai chất bán dẫn có các vùng cấm khác nhau. Một lớp p+ đóng vai trò là “cửa sổ nhận”. Phí được phát sinh ở khu vực miền Trung. Bằng cách chọn chất bán dẫn có khoảng cách dải khác nhau, có thể bao phủ toàn bộ dải bước sóng. Nhược điểm là sự phức tạp của sản xuất.