چرا به یک فوتودیود نیاز دارید؟ photodiodes

اصل عملیات

شکل 2 یک نمودار را نشان می دهد که منعکس کننده اصل عملیات آشکارسازها با یک فوتودیود معکوس معکوس است. مقدار عکاسی تولید شده بستگی دارد شار نور و طول موج تابش. هنگامی که مقاومت بار متصل می شود، این مقدار را می توان با یک اسیلوسکوپ مشاهده کرد. عملکرد فیلتر RC در سرکوب نویز فرکانس بالا منبع تغذیه قرار دارد.

شکل 3طرح آشکارساز با تقویت کننده

هنگام استفاده از طرح گیرنده عکس با تقویت کننده، کاربر می تواند حالت عملیات Photodiode (Photochalvanic یا Photodiode) را انتخاب کند. هر حالت دارای مزایای آن است:

حالت PhotoGalvanic: در حالت فتوولتائیک، ولتاژ به دیود اعمال نمی شود، و پتانسیل ورودی A از تقویت کننده عملیاتی برابر با پتانسیل در نقطه B است. هنگامی که در چنین جریان تاریک عمل می کند ناچیز است.

حالت PhotoDiode: در حالت PhotoDiode، ولتاژ انتقال به P-N اعمال می شود که ظرفیت انتقال را کاهش می دهد و پهنای باند را افزایش می دهد. تقویت بستگی به مقاومت دارد بازخورد (RF). عرض پهنای باند آشکارساز توسط فرمول تعیین می شود:

جایی که GBP محصول به دست آوردن پهنای باند OU، CD مجموع انتقال و تقویت کننده است.

فرکانس مدولاسیون

تراکم طیفی از سر و صدای اکثر آشکارساز ها، از جمله PBS، PBSE، HGCDTE (MCT) و inassb، وابستگی فرم 1 / f را دارد (نویز کاهش می یابد با افزایش فرکانس)، که اثر قابل توجهی بر زمان ثابت در پایین دارد منطقه فرکانس

بنابراین، فرکانس مدولاسیون (میزان تغییر در شدت) تابش بر حساسیت دستگاه تاثیر می گذارد. مقادیر بهینه ویژگی های فتوتکتور در فرکانس به دست می آید:

عمر باتری

هنگام استفاده از یک photodeteractor، کار از باتری، مهم است بدانیم که چه عمر باتری و نحوه تاثیر آن بر کار آشکارساز تاثیر می گذارد. جریان خروجی آشکارساز به طور مستقیم متناسب با جریان تابش حادثه است. اکثر کاربران این جریان را به ولتاژ تبدیل می کنند با استفاده از یک بار سازگار. مقدار مقاومت تقریبا برابر با ضریب افزایش طرح است. برای مثال، برای آشکارسازهای با سرعت بالا، از جمله، لازم است از یک بار با مقاومت 50 اهم برای سازگاری با امپدانس کابل های کواکسیال استاندارد استفاده کنید. این باعث کاهش بازتاب های معکوس می شود و کیفیت سیگنال خروجی را بهبود می بخشد.

عمر باتری به طور مستقیم بستگی به جریان در آشکارساز دارد. اکثر تولید کنندگان باتری عمر باتری را در Ma * H (Milliamper-Hour) بیان می کنند. به عنوان مثال، اگر باتری برای 190 MA * H طراحی شده باشد، در طول 190 ساعت زمانی که مصرف فعلی 1.0 MA انجام می شود، کار خواهد کرد.

اجازه دهید منبع، تابش آن بر روی آشکارساز قرار می گیرد، با طول موج 780 نانومتر با ظرفیت متوسط \u200b\u200b1 مگاوات عمل می کند. حساسیت آشکارساز در یک طول موج معین 0.5 A / W. PhotoTcock را می توان با فرمول محاسبه کرد:

بنابراین، عمر باتری این است:

یا 16 روز از عملیات مداوم. با کاهش قدرت متوسط \u200b\u200bتابش حادثه به 10 μW، عمر مفید همان باتری به 4 سال عملیات پیوسته افزایش می یابد. هنگام استفاده از بار توصیه شده در 50 اهم، یک فتوکور (0.5 مگاوات) به ولتاژ تبدیل می شود: اگر مقدار قدرت تابش حادثه به 40 میکرومتر کاهش یابد، ولتاژ خروجی 1 مگاوات خواهد شد. برای برخی از دستگاه های اندازه گیری، این مقدار ممکن است بیش از حد کوچک باشد، بنابراین لازم است که سازش بین عمر باتری و دقت اندازه گیری ها را جستجو کنید.

هنگام استفاده از آشکارسازهای باتری، لازم است از تابش با شدت کم، با توجه به حداقل ولتاژ مورد نیاز، استفاده شود. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید که باتری تولید فعلی را بلافاصله متوقف نخواهد کرد، به محض پایان دادن به پایان عمر مفید آن. در ابتدا، ولتاژ باتری سقوط خواهد کرد، و پتانسیل الکتریکی اعمال شده به فتودیدها کاهش می یابد. و این به نوبه خود منجر به افزایش زمان پاسخ آشکارساز و کاهش پهنای باند خواهد شد.

بنابراین، مهم است که اطمینان حاصل کنید که باتری ولتاژ کافی برای عملیات آشکارساز مطلوب فراهم می کند.

برای وظایفی که در آن آشکارسازها به طور مداوم منبع به اندازه کافی قدرت بالا، یا جایگزینی ثابت باتری غیر قابل قبول است، غیر قابل قبول است تورلع ارائه می دهد یک آداپتور و منبع تغذیه. ضرر این گزینه سر و صدا است که به سیگنال خروجی اضافه شده است و ممکن است خطای اندازه گیری را افزایش دهد.

آشکارسازهای سولفید (PBS) و سلنید سرب (PBSE) به طور گسترده ای برای ثبت نام تابش در محدوده 1000 تا 4800 نانومتر استفاده می شود. در حالی که Photodiode جریان را تحت تاثیر نور تولید می کند، میزان مقاومت در برابر نورپردازی در طول تابش تغییر می کند. اگر چه آشکارسازهای PBS و PBSE می توانند در دمای اتاق استفاده شوند، نوسانات دما تاثیری بر مقاومت تیره، حساسیت و سرعت دستگاه خواهد داشت.

اصل عملیات

هنگامی که نور در مواد هسته ای جذب می شود، حامل های شارژ بیش از حد بوجود می آیند، منجر به افزایش هدایت و کاهش مقاومت می شود. تغییر مقاومت به مقدار ولتاژ اندازه گیری شده تغییر خواهد کرد. در شکل یک نمودار نشان دهنده اصل عملیات آشکارسازها بر اساس مواد فوتوکروندی است. لازم به ذکر است که طرح ارائه شده برای استفاده در عمل به دلیل حضور نویز فرکانس پایین توصیه نمی شود.

مکانیسم تشخیص بر اساس هدایت یک فیلم نازک از عنصر حساس به نور است. سیگنال در خروجی آشکارساز در غیاب تابش حادثه توسط معادله تعیین می شود:

تغییر ولتاژ در خروجی خروجی ΔV به علت تغییرات مقاومت در برابر ΔR تاریک رخ می دهد، زمانی که نور وارد منطقه فعال سنسور می شود:

ویژگی فرکانس

برای آشکارسازها، وابستگی حساسیت از فرکانس مدولاسیون نور، فرم را دارد:

جایی که F C فرکانس مدولاسیون است، R 0 - حساسیت در فرکانس 0 هرتز، τ r زمان افزایش است.

اثر اندازه گیری

عنصر حساسیت PBS و آشکارسازهای PBSE یک فیلم نازک بر روی یک بستر شیشه ای است. شکل و منطقه فعال عنصر هدایت عکس بسته به شرایط عملیاتی متفاوت است، بنابراین ویژگی های دیگر را تغییر می دهد. به طور خاص، حساسیت آشکارساز بسته به دمای عملیاتی متفاوت خواهد بود.

خنک کننده آشکارساز، محدوده حساسیت طیفی را به منطقه امواج طولانی تر تغییر خواهد داد. برای نتایج مطلوب، توصیه می شود از آشکارسازهای ارائه شده در شرایط کنترل پارامترهای محیطی استفاده کنید.

طرح آشکارساز بر اساس مواد فوتوکرونتیک با تقویت کننده

با توجه به ویژگی های نویز، ترجیح داده می شود که نورپردازی را به مدار AC تبدیل کند. هنگامی که Photoreistor به مدار DC تبدیل می شود، سر و صدا به علت ولتاژ اعمال شده با افزایش ولتاژ افزایش می یابد، بنابراین حساسیت آشکارساز را محدود می کند. برای حفظ ثبات ویژگی ها و به دست آوردن مقادیر افزایش ارزش بالا، لازم است از یک preamp استفاده شود.

با توجه به طرح (شکل بالا)، تقویت کننده عملیاتی (OU) به دنبال ایجاد پتانسیل در نقاط A و B با استفاده از حلقه بازخورد است. تفاوت ولتاژ در ورودی OU افزایش یافته و به خروجی منتقل می شود. لازم به ذکر است که فیلتر فرکانس بالا در ورودی تقویت کننده سیگنال DC را از بین نمی برد. علاوه بر این، مقاومت بار باید برابر با مقاومت تیره آشکارساز برای اطمینان از حداکثر سیگنال باشد. مقدار ولتاژ منبع تغذیه (+ V) باید به گونه ای باشد که ارزش نسبت سیگنال / نویز مطلوب باشد و به آن نزدیک شود. برخی از وظایف نیاز به یک سطح ولتاژ بالاتر دارند که منجر به افزایش سطح سر و صدا می شود. ولتاژ خروجی توسط فرمول تعیین می شود:

نسبت سیگنال / نویز

از آنجا که سطح سر و صدا آشکارساز به طور معکوس متناسب با فرکانس مدولاسیون سیگنال است، نویز در فرکانس های کوچک افزایش می یابد. سیگنال در خروجی آشکارساز به طور خطی با افزایش ولتاژ افست افزایش می یابد، اما ویژگی های نویز کمی به ولتاژ تعصب در سطح پایین آن بستگی دارد. هنگامی که سطح مشخصی از ولتاژ تعصب رسیده است، سر و صدا آشکارساز با افزایش ولتاژ افزایش می یابد. با ولتاژ بالا، نویز به طور نمادین رشد می کند، نسبت سیگنال نویز را کاهش می دهد. برای اطمینان از سطح سیگنال مطلوب / سر و صدا، لازم است فرکانس مدولاسیون سیگنال و ولتاژ افست را تنظیم کنید.

مقاومت تیره

مقاومت تاریکی مقاومت آشکارساز در غیاب روشنایی است. لازم به ذکر است که مقاومت تاریکی با تغییر دما افزایش یا کاهش می یابد. خنک کننده آشکارساز مقدار مقاومت تاریکی را کاهش می دهد.

توانایی قابل تنظیم (د) و توانایی کارآگاه خاص (D *)

توانایی های ناخوشایند (D) ارزش دیگری برای ارزیابی کارایی فتوتکتور است. توانایی نسبی حساسیت و معکوس متناسب با قدرت نویز معادل (NEP) را مشخص می کند:

بالاتر از ارزش توانایی کارآگاهی، حساسیت بالاتر است، یعنی آشکارساز قادر به ثبت نام است سیگنال های ضعیف. توانایی ناخوشایند بستگی به طول موج فوتون های سقوط دارد.

آشکارساز NEP، و به این ترتیب توانایی ناکامی آن بستگی به منطقه فعال دارد، بنابراین مقایسه خواص دو آشکارساز یک کار دشوار است. برای خلاص شدن از این وابستگی، از توانایی های کارآگاهی خاص (D *) استفاده کنید، که به منطقه آشکارساز وابسته نیست و برای ارزیابی کارایی فوتوتکتور استفاده می شود. در معادله زیر و منطقه منطقه حساس به نور.

سنسورهای حساس به دو بعدی

بررسی اجمالی

سنسورهای موضعی دو بعدی امکان اندازه گیری موقعیت، فاصله حرکت یا زاویه سقوط پرتو را فراهم می کنند، همچنین می توانند به عنوان بازخورد در سیستم های تراز، به عنوان مثال، برای نظارت بر موقعیت استفاده شوند آینه ها، تمرکز میکروسکوپ و غیره آشکارساز تعیین موقعیت نقطه نور بر اساس توزیع متناسب از فوتوسیور، که در محل سقوط پرتو نور تولید می شود. دو نوع سنسورهای حسی دو بعدی دو بعدی وجود دارد: با تنظیم دو طرفه الکترودها و با یک محل چهار جانبه الکترود.

سنسورهای با یک آرایش دو طرفه الکترودها دارای لایه های مقاومتی هستند که در هر دو طرف بستر استفاده می شود. سنسور دارای چهار خروجی است. پروتئین به دو ورودی و دو اجزای خروجی توزیع می شود. توزیع جریان های خروجی موقعیت مختصات Y را تعیین می کند و توزیع پرده های ورودی X از موقعیت پرتو را تعیین می کند.

سنسورها با ترتیب چهار طرفه الکترودها دارای یک لایه مقاومتی حساس واقع در یک طرف بستر هستند. چنین سنسورها بسیار ارزان تر از سنسورها با یک مکان دو طرفه الکترودها هستند. با این حال، خطی بودن پاسخ این سنسورها به عنوان پرتو از مرکز خارج می شود. این به دلیل محل آندها در امتداد محیط سنسور است، به ویژه غیر خطی بودن در زاویه سنسور قابل توجه است، جایی که آندها به یکدیگر نزدیک می شوند. شرکت تورلع از یکی از گزینه های سنسورها با یک مکان چهار جانبه الکترود - سنسور به شکل "پد" استفاده می کند. مدل چنین سنسور در تصویر از بالا ارائه شده است. آند ها به گوشه های سنسور حرکت می کنند، شکل شکل الکترودها جبران اعوجاج سیگنال در نزدیکی محیط را فراهم می کند. چنین مدل دارای خطی در سطح سنسورها با تنظیم دو طرفه الکترودها است، اما به طور قابل توجهی کمتر هزینه می شود.

اصل محاسبه موقعیت پرتو

آشکارساز PDP90A از شرکت تورلع مجهز به یک طرح برای محاسبه ΔX، ΔY و مبالغ سیگنال ها با استفاده از فرمول ها:

با توجه به این فرمول ها، فاصله در واحد اندازه گیری طول را می توان با استفاده از معادلات محاسبه کرد:

جایی که X و Y فاصله دارند از مرکز به لبه سنسور، LX و LY - ابعاد مشخصه لایه مقاومتی. برای PDP90A آشکارساز LX \u003d LY \u003d 10 میلی متر. لازم به ذکر است که ابعاد لایه مقاومتی به اندازه ناحیه فعال سنسور مربوط نیست. منطقه فعال در تصویر با خاکستری نشان داده شده است.

خطا تعیین موقعیت

بر خلاف سنسورهای ربع، که در آن همپوشانی تمام چهار منطقه فعال مورد نیاز است، سنسورهای ارائه شده به شما این امکان را می دهد که اطلاعاتی در مورد پیدا کردن یک پرتو در هر نقطه از آشکارساز بدون توجه به فرم، اندازه و توزیع قدرت در پرتو به دست آورید. سنسور موقعیت مرکز نور را تعیین می کند تا زمانی که لکه بر روی ناحیه حساس به نور باشد. اگر بخشی از نقطه نور یک سطح نور حساس را ترک کند، به تغییر مرکز منجر می شود و اندازه گیری ها غیر قابل اعتماد خواهند شد.

خطاهای اندازه گیری موقعیت پرتو همچنین می تواند سطح نورپردازی خارجی را منجر شود. برای کاهش خطاهای اندازه گیری، بهتر است در تاریکی صرف شود. استفاده از اپتیک های فوکوس و دیافراگم ها نیز خطاهای مربوط به نورپردازی خارجی را کاهش می دهد.

وضوح

قطعنامه آشکارساز حساس موقعیتی، حداقل تغییر تشخیص نقطه نور در سطح سنسور سنسور است. قطعنامه (ΔR) به اندازه لایه مقاومتی (L X یا L Y) و نسبت سیگنال به نویز (S / N) بستگی دارد. نسبت سیگنال به نویز این سیستم را می توان به عنوان نسبت مجموع سیگنال های خروجی (V O) به ولتاژ نویز (E n) تعریف کرد. سر و صدا در خروجی آشکارساز PDP90A است<2 мВ (двойная амплитуда сигнала) или 300 мкВ (среднеквадратичное значение).

جایی که

ΔR - مجوز

LX اندازه مشخصه لایه مقاومتی است

ولتاژ نویز در خروجی آشکارساز،

VO - مجموع ولتاژ خروجی.

برای آشکارساز PDP90A:

برای به دست آوردن نتایج مطلوب، مقدار V O باید به 4 B افزایش یابد، که قطعنامه آشکارساز را در سطح 0.750 میکرومتر تضمین می کند. برای انجام این کار، لازم است که سیگنال کل خروجی (SUM) سنسور را نظارت کنید و در عین حال شدت تابش حادثه را تنظیم کنید، تا زمانی که ولتاژ خروجی 4 V. ولتاژ بیش از 4V به اشباع منجر شود سیستم و بنابراین، به اشتباهات در اندازه گیری. با استفاده از نرم افزار ارائه شده، شما به راحتی می توانید سطح ولتاژ را نظارت کنید. اگر ولتاژ کل بالاتر از سطح اشباع باشد، کشویی که سطح کل ولتاژ کل را نشان می دهد قرمز تبدیل می شود. در این مورد، ضروری است که شدت تابش را به سطح کاهش دهیم که رنگ نوار لغزنده سبز می شود. این مقدار به 4 ولتاژ خروجی مطابقت دارد.

آشکارساز حساس به موقعیت بر اساس فتوتایید ربع

سنسور چنین آشکارساز شامل چهار فتوودود چهارگانه یکسان است که با فاصله ای از ~ 0.1 میلیمتر جدا می شوند و به منظور تعیین موقعیت پرتو حادثه (در فرمت 2D)، یک منطقه تشخیص گرد را تشکیل می دهند. هنگامی که نور بر روی سنسور می آید، فوتوسیور در هر منطقه تولید می شود (در شکل Q1، Q2، Q3 و Q4). بر اساس این سیگنال ها با استفاده از ADC، سیگنال های تفاوت محاسبه می شوند. همچنین مجموع چهار سیگنال برای عادی سازی را محاسبه کرد. مختصات نرمال شده (X، Y) از موقعیت پرتو با استفاده از معادلات تعیین می شود:

اگر یک پرتو متقارن به مرکز سنسور برسد، سیستم در خروجی 4 فوتورهای یکسان را ثبت می کند، I.E. سیگنال های تفاوت برابر با 0، و مختصات نرمال شده (x، y) \u003d (0، 0). اگر بسته نرم افزاری نسبت به مرکز حرکت کند، عکس ها تغییر خواهند کرد. در این مورد، جریان های تفاوت زخم 0 نیست.

آشکارسازها بر اساس فتوتایید ربع بسیار دقیق و کاملا مناسب برای سیستم های داخلی داخلی هستند. با این حال، لازم است که به شکل و توزیع شدت شدت در پرتو نظارت شود، زیرا این نوع آشکارسازها به این پارامترها حساس است. برای پرتوها، توزیع قدرت که در آن یک گاوسی نیست، مرکز بر اساس توزیع قدرت تعیین می شود (نه یک مرکز هندسی پرتو). برای چنین بسته های نرم افزاری، ترجیح داده می شود از آشکارسازهای شرح داده شده در پاراگراف قبلی استفاده شود.

Photodiodes Avalanche در حالت Geiger توانایی تشخیص فوتون های تک را دارد. حساسیت در سطح فوتون های تک می تواند به دلیل افزایش ولتاژ جابجایی بالاتر از ولتاژ شکست (T. و در شکل 4) به دست آید. Photodiode Avalanche در یک حالت متاستاز باقی خواهد ماند تا فوتون جذب شود، که منجر به تولید بهمن می شود (T. B). این بهمن با استفاده از طرح خنک کننده فعال در فوتودیود (T. C)، که ولتاژ افست را به مقادیر زیر ولتاژ شکست (V BR) کاهش می دهد، خاموش می شود.

شکل 4: ویژگی های ولتاژ PhotoDiode Avalanche در حالت Geiger

پس از آن، ارزش بالای ولتاژ افست را می توان بازسازی کرد. در طول فرآیند توصیف شده، که به عنوان زمان دیود مرده شناخته می شود، Photodiode به Avalanche به هر فوتون حادثه حساس است. هنگامی که دیود در حالت متاستاز، احتمالا شکل گیری خود به خود بهمن است. اگر تشکیل خودبخودی Avavan به صورت تصادفی رخ دهد، سیگنال ثبت شده یک نمونه تاریک نامیده می شود. اگر تشکیل خودبخودی Avalante در زمان با پالس ها از فوتون های حادثه ارتباط داشته باشد، پس از آن یک سیگنال پس از آن نامیده می شود. برای جلوگیری از ثبت نام PostImpuls در طول اندازه گیری، می توانید یک زمان مرده اضافی را با نرم افزار (با استفاده از نرم افزار) وارد کنید، که در طول این زمان، متر تمام پالس ها را نادیده می گیرد.

ویژگی های اصلی و مفاهیم

حالت Geiger

در این حالت، دیود در یک ولتاژ تعصب بالاتر از ولتاژ شکست کار می کند. در نتیجه، یک جفت الکترون-سوراخ (تولید شده به عنوان یک نتیجه از جذب فوتون یا نوسانات حرارتی) می تواند باعث فرایند بهمن شود.

سرعت حساب تاریک

این شاخص میانگین نمونه های ثبت شده در غیاب تابش حادثه است که حداقل سرعت حساب را تعیین می کند که سیگنال ثبت شده به طور عمده توسط فوتون های واقعی ایجاد می شود. ثبت فوتون های دروغین عمدتا مربوط به نوسانات حرارتی است و بنابراین می توان از طریق استفاده از آشکارسازهای سرد اجتناب کرد

خنک شدن فعالاین اتفاق می افتد زمانی که تبعیض کننده ثبت شده وقوع جریان بهمن و به شدت کاهش ولتاژ افست را به مقادیر زیر ولتاژ شکست کاهش می دهد. هنگام آماده سازی برای ثبت نام فوتون بعدی، ولتاژ افست دوباره به مقادیر بالای ولتاژ شکست افزایش می یابد.

وقت تلف شده- این فاصله زمانی است که برای آشکارساز لازم است تا دولت را بازگرداند که می تواند رویدادهای بدون تحریف را ثبت کند. در طول این مدت، او فوتون های سقوط را نمی بیند. بخشی از زمان مرده همراه با طرح خنک کننده فعال می تواند به عنوان نسبت فوتون های از دست رفته به حادثه تعریف شود.

پست

در طول فرایند بهمن، برخی از اتهامات را می توان با تله ها دستگیر کرد. هنگامی که آزاد شد، این اتهامات می تواند منجر به تشکیل بهمن شود. چنین "رویدادهای نادرست" پس از آن نامیده می شود (پس از آن). طول عمر چنین اتهامات دستگیر شده حدود چند میکرو ثانیه دهم است. در نتیجه، وقوع پس از آن بلافاصله پس از پالس از فوتون واقعی بیشتر است.

مدل های اصلی فتوتکتور از شرکت Thorlabs

جدول مدل های فتوتکتکتور را از شرکت نشان می دهد تورلع مدل های واقع در همان خط مجهز به همان عناصر حساس به نور هستند.

طیف وسیعی از امواج کار	ماده
					یک فوتودید کالیبراسیون b مسکن به 46 اصل عملیات از زمان ظهور اولین Feu تجاری در سال 1940، این نوع آشکارسازها در هنگام انجام آزمایش هایی که در آن زمان پاسخ کوچک و حساسیت بالا است، یکی از محبوب ترین ها است. امروزه Feu در انجام تحقیقات در زمینه شیمی تحلیلی، فیزیک ذرات ابتدایی، نجوم، فیزیک اتمی و مولکولی، و همچنین در پزشکی و کنترل فرآیندهای تولید ضروری است. ضریب های فوتوالکترونیک (FEU) آشکارسازهای حساس با افزایش بالایی هستند، جریان خروجی آن متناسب با تابش حادثه است. FeU شامل یک لوله خلاء شیشه ای است که در آن فتوکاته (مواد PhotoMission)، 8-14 dosindes (انتشار ثانویه) و آند (جمع آوری الکترونی بازیافتی) است. اگر یک فوتون با انرژی کافی بالا (به عنوان مثال، انرژی، انرژی های الکترونها از مواد فوتوکاتود) بر روی فتوککت قرار می دهد، سپس جذب می شود و به صورت الکترونیکی منتشر می شود (Photoff). از آنجایی که پتانسیل در اولین رونیت بالاتر از پتانسیل در کاتد است (تفاوت بالقوه بین این عناصر وجود دارد)، الکترون آزاد شده در میدان الکتریکی شتاب می گیرد و به سیستم Diperov ارسال می شود، جایی که، به دلیل ثانویه ( شوک) انتشار الکترونیکی، بهمن به طور الکترونیکی از وارد شدن به آند تولید می شود. به عنوان یک قاعده، هر مستقیم دارای پتانسیل است که 100 تا 200 V بالا از پتانسیل پخت و پز قبلی است. جریان آند به ولتاژ تبدیل می شود، زیرا بار با مقاومت کم در زنجیره ای بین آند و زمین گنجانده شده است. Feu و شرکت تورلع تقویت کننده انتقال دهنده (TIA) برای تبدیل جریان آند (AT یا μA) به ولتاژ (MV یا B) استفاده می شود. ماژول ها، و حاوی تقویت کننده های ماندگار نیستند. به عنوان مثال، اگر FEU شامل 8 فاصله باشد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. در زیر و هر الکترون به ظاهر 4 الکترون ثانویه منجر می شود، پس از آن تقویت جریان پس از سیستم دیفرانسیل 4 8 ≈ 66،000 خواهد بود. در مثال بالا، هر فوتوالکترون منجر به بهمن می شود با شارژ Q \u003d 4 8 E، که به آند می آید. پالس ولتاژ برابر با v \u003d q / c \u003d 4 8 E / C است، جایی که C مخزن آند است. اگر ظرف 5 PF باشد، ولتاژ پالس در خروجی 2.1 MV خواهد بود. حساسیت طیفی هنگام انتخاب Feu، شما باید به ماده فتوکسید توجه کنید، زیرا این مرز موج طولانی حساسیت طیفی را تعریف می کند. مرز کوتاه مدت توسط مواد پنجره تعیین می شود. امروزه انواع مختلف Feu در محدوده ی UV به IR ساخته می شوند، در حالی که با استفاده از مواد مختلف فتوکاته، هر کدام از آنها طراحی شده اند تا در یک محدوده طیفی خاص طراحی شوند. اثربخشی کوانتومی (QE) یک مقدار بیان شده در٪ است که توانایی Feu را برای تبدیل فوتون های سقوط به الکترون ها مشخص می کند. به عنوان مثال، QE 20٪ است. این به این معنی است که یکی از 5 فوتون که بر روی فتوکرات قرار می گیرند، منجر به ظهور فوتوالکترون می شود. برای وظایف حساب فوتون، مطلوب است که یک FEU با شاخص بالایی از کارایی کوانتومی داشته باشد. از آنجا که QE بستگی به طول موج دارد، لازم است FEU را انتخاب کنید، حداکثر کارایی کوانتومی در محدوده طیفی مورد علاقه. لازم به ذکر است که فتوکاتاد ها برای منطقه قابل مشاهده طیف، به عنوان یک قاعده، QE را دارند<30%. محاسبه کارایی کوانتومی Feu توسط فرمول: جایی که S حساسیت انتگرال است [a / w]، λ طول موج [NM] است. پیکربندی Feu دو پیکربندی اصلی FES در دسترس هستند: پنجره ورودی در انتهای یا در دیوار جانبی فلاسک خلاء قرار دارد. در مورد زمانی که پنجره جلو در انتهای قرار دارد، Feu با فتوکاته های شفاف مجهز شده است و توسط یک منطقه بزرگ از منطقه فعال، همگن فضایی و بهره وری بالاتر در مناطق طیف آبی و سبز مشخص می شود. چنین پیکربندی برای برنامه های کاربردی که نیاز به حساسیت طیفی گسترده ای مانند طیف سنجی دارند، ترجیح داده می شود. PhotoCathodes مبهم در Feu با پنجره جانبی استفاده می شود، چنین پیکربندی اغلب هنگام کار در UV و IR استفاده می شود. پیکربندی پنجره جانبی ارزان تر از پیکربندی با پنجره در پایان است، و اغلب برای وظایفی که نیاز به بهره وری کوانتومی بالا، مانند اندازه گیری های scintillation استفاده می شود. 8-14 DPodov به صورت خطی یا در یک دایره قرار می گیرد. با یک مکان خطی (همانطور که در شکل نشان داده شده است) Feu دارای زمان پاسخ کوچک، وضوح بالا و خطی بودن است. Dinododes در یک دایره در Feu با پنجره جانبی قرار گرفته و در برخی از Feu با پنجره نهایی، در حالی که سیستم دارای اندازه های جمع و جور و یک زمان پاسخ کوچک است. کسب کردن Feu منحصر به فرد است، زیرا ممکن است سیگنال های بسیار ضعیف را از عکس به سطح قابل تشخیص بالای سر و صدای خواندن بدون تداخل قابل توجهی تقویت کند. برای تقویت سیگنال در Feu، Dinodes مربوطه و ضریب سود بستگی به ولتاژ عرضه شده دارد. Feu می تواند در تنش های بیش از مقادیر توصیه شده توسط سازنده عمل کند، در حالی که تضمین ضریب سود 10-100 برابر بیشتر از مشخص شده در مشخصات است. هنگامی که در این حالت کار می کنید، FEU تاثیر منفی ندارد اگر جریان آنودا زیر حداکثر مقادیر مجاز باشد. جریان تاریک در مورد Feu کامل، تمام سیگنال های تولید شده توسط PhotoCathode نتیجه ورود به لوله نور است. با این حال، واقعی Feu حتی در صورت عدم وجود تابش حادثه جریان را تولید می کند. سیگنال تولید شده توسط Feu در غیاب نور، جریان تاریک نامیده می شود. این سیگنال به شدت سیگنال / سر و صدا Feu را کاهش می دهد. جریان تاریک عمدتا به دلیل انتشار ترموالکترونیک الکترونها از فتوکاتود و چندین سلولهای اول و به میزان کم توسط اشعه های فضایی و تابش است. FEU، توسعه یافته برای برنامه های کاربردی در منطقه طیف قرمز، نرخ های بالاتر از جریان تاریک را نسبت به دیگر فوریه، به دلیل مقادیر کوچک انرژی ارتباط الکترون در فتوکاتاد با حساسیت در منطقه قرمز طیف. انتشار ترموالکترونیک بستگی به دمای فتوکاتود و عملکرد خروجی دارد، به این معنی که خنک کننده FEU می تواند به طور قابل توجهی جریان تاریک را کاهش دهد. هنگام استفاده از Feu خنک کننده ترموالکتریک، تراکم باید بر روی پنجره ورودی اجتناب شود، زیرا رطوبت مقدار نور را به فتوکسید کاهش می دهد. علاوه بر این، لازم است که از خنک شدن بیش از حد اجتناب شود، زیرا ممکن است منجر به پیامدهای منفی شود: کاهش سطح سیگنال یا ولتاژ بر روی کاتد، زیرا مقاومت فیلم کاتد به طور معکوس متناسب با درجه حرارت است. زمان افزایشی برای آزمایش هایی که نیاز به حل و فصل موقت بالا دارند، زمان ظهور باید کوتاه باشد. زمان فزاینده پالس فعلی آند اغلب به عنوان یک ویژگی تابع Feu استفاده می شود. در نهایت، میزان افزایش پالس تا زمان گسترش الکترون های مختلف تعیین می شود. به دلایل مختلف متفاوت است. اول، سرعت اولیه الکترونهای ثانویه متفاوت است. زیرا آنها از عمق های مختلف مواد Dipnov از دست می دهند. برخی از الکترونها پرواز به انرژی اولیه غیر صفر، بنابراین غذا بعدی در یک زمان کوتاه تر رسیده است. زمان الکترون زمان نیز به طول مسیر بستگی دارد. به عنوان یک نتیجه از تمام این اثرات، زمان افزایش پالس جریان آند با افزایش ولتاژ به عنوان V -1/2 کاهش می یابد. عوامل دیگر هنگام کار با Feu، باید الکترونیک را انتخاب کنید که استفاده می شود. حتی نوسانات ولتاژ بالایی بالا بین کاتد متصل شده و آند می تواند به شدت بر سیگنال خروجی تاثیر بگذارد. علاوه بر این، شرایط محیطی نیز می تواند بر کار Feu تاثیر بگذارد. تغییرات دما و رطوبت، و همچنین ارتعاشات منفی بر عملکرد Feu تاثیر می گذارد. مسکن Feu نیز اهمیت زیادی دارد، نه تنها از لوله خارج از نور محافظت می کند، بلکه اثر میدان مغناطیسی خارجی را نیز کاهش می دهد. میدان با القاء مغناطیسی در چند گاوسی می تواند ضریب افزایش را کاهش دهد. این را می توان با استفاده از یک صفحه مغناطیسی از یک ماده نفوذپذیری مغناطیسی بالا اجتناب کرد.

ویژگی های اصلی PhotoDiode عبارتند از: WAH، نور و طیفی.

ولتاژ ویژگی های آمپر. به طور کلی، (با هر قطبی U)، جریان PhotoDiode با بیان (1) توصیف شده است. این عبارت وابستگی جریان Photodiode I F از ولتاژ بر روی فوتودیود شما در مقادیر مختلف جریان رادیویی F، I.E. این معادله یک خانواده از ویژگی های ولتای-آمپر Photodiode است. نمودارهای ویژگی های ولتای-آمپر در شکل نشان داده شده است. 1.7 .

شکل. 1.7 عکس از Photodiode.

خانواده ویژگی های ولتای-آمپر Photodiode در Quadrants I، III و IV واقع شده است. ربع من یک منطقه غیر کار برای یک فوتودیوم است: در این ربع به P-N، انتقال ولتاژ مستقیم اعمال می شود و مولکول انتشار جریان به طور کامل فتوتراپی را سرکوب می کند (I P - n \u003e\u003e I F). مرجع عکس از طریق یک دیود غیر ممکن می شود.

Quadrant III یک فضای فوتودیود فوتودیود است. به انتقال P-N اعمال می شود ولتاژ معکوس. باید تأکید کرد که در محدوده عملیاتی ولتاژ معکوس، فوتوسیور تقریبا مستقل از ولتاژ معکوس و مقاومت بار است. Volt-Ampere مشخصه مقاومت R مقاومت R یک خط مستقیم است، معادله آن عبارت است از:

e Arr - i f · r \u003d U،

جایی که U Arr - ولتاژ منبع ولتاژ معکوس؛ U - ولتاژ معکوس بر روی PhotoDiode؛ من f - phototock (جریان بار).

PhotoDiode و Photorooristor بار به صورت متوالی متصل می شوند، I.E. از طریق آنها همان جریان I را ادامه می دهند. این جریان را می توان با توجه به نقطه تقاطع ویژگی های Volt-Amps از Photodiode و مقاومت بارگذاری (شکل 1.7 Quadrant III) تعیین کرد، بنابراین، در حالت PhotoDiode، در جریان تابش داده شده، Photodiode منبع جریان است اگر با توجه به زنجیره بیرونی. مقدار فعلی I F بر پارامترهای زنجیره بیرونی (منطقه U، R) عملا مستقل است (شکل 1.7.).

خانواده چهارم از ویژگی های ولتاژ-آمپر Photodium مربوط به حالت فتوولتائیک عملکرد فوتودیوود است. نقاط تقاطع ویژگی های ولت آمپر با محور ولتاژ مربوط به مقادیر عکس EMF EF یا تنش های بیکار U XX (R n \u003d ∞) با جریان های مختلف F. در عکس های سیلیکون PhotoDiodes عکس 0.5-0.55 V. نقطه ای از ویژگی های تقاطع ولت-آمپر با محور جریان، مربوط به مقادیر جریان های کوتاه مدار I kz (r n \u003d 0) است. مقادیر متوسط \u200b\u200bمقاومت بار با خطوط بار تعیین می شود که برای مقادیر مختلف R n از منشاء در زوایای مختلف متفاوت است. در یک مقدار فعلی داده شده بر ویژگی های ولتای-آمپر Photodium، شما می توانید حالت بهینه عملکرد Photodiode را در حالت Galvanic عکس انتخاب کنید (شکل 1.8). تحت حالت مطلوب، در این مورد، انتخاب چنین مقاومت بار درک می شود، که در آن بزرگترین قدرت الکتریکی منتقل می شود.

شکل 1.8 عکس های PhotoDiodes در حالت گالوانیک عکس.

رژیم OTAMAL مربوط به خط F1 جریان بار R 1 (ناحیه پلینگونولون سایه دار با یک رأس در نقطه A است که خطوط F 1 و R 1 را تقسیم می کند، بالاترین خواهد بود - fig.1.8) . برای photodiodes سیلیکون در بار بهینه، ولتاژ بر روی فوتودیود U \u003d 0.35-0.4 V.

نور (انرژی) ویژگی های فوتودیود - این وابستگی جریان از شار نور I \u003d f (f) است:

شکل. 1.9. ویژگی های نور PD.

در حالت PhotoDiode، ویژگی انرژی در محدوده عملیاتی جریان تابش خطی است.

این نشان می دهد که تقریبا تمام حامل های عکس رسیدن انتقال P-N و شرکت در شکل گیری یک فوتوسیور، از دست دادن حامل های غیر هسته ای برای نوترکیب به جریان تابش بستگی ندارد.

در حالت فتوولتائیک، ویژگی های انرژی توسط وابستگی ها یا جریان اتصال کوتاه I KZ، یا عکس EMF E F از جریان رادیویی F نشان داده می شود. در جریان های بالا F، قانون تغییر این وابستگی ها به طور قابل توجهی منحرف می شود از خطی (شکل 1.10).

photodiodide حالت

شکل 1.10 ویژگی های نور PD.

برای عملکرد I kz \u003d f (φ)، ظاهر غیر خطی با افزایش کاهش ولتاژ بر مقاومت حجم پایه نیمه هادی همراه است. کاهش عکس EMF به دلیل کاهش ارتفاع مانع بالقوه در جمع آوری بار اضافی الکترون ها در ناحیه N-region و سوراخ P.

حالت دیود مزایای زیر را نسبت به ژنراتور دارد:

· جریان خروجی در حالت PhotoDiode به مقاومت بار، در حالت ژنراتور بستگی ندارد، حداکثر جریان ورودی را می توان تنها با یک بسته کوتاه در بار به دست آورد.

· حالت PhotoDiode با حساسیت بالا، محدوده تبدیل تابش نوری پویای بالا، سرعت بالا (مانع ظرفیت p-n انتقال کاهش می یابد)

ضرر از حالت فوتودیود، وابستگی جریان تاریک است (معکوس فعلی p-n انتقال) از درجه حرارت.

پارامترهای اصلی عبارتند از:

· جریان تاریک من t.

· ولتاژ عملیاتی U برده - ولتاژ اعمال شده به دیود در حالت تبدیل عکس.

· حساسیت انتگرال k f

هدف: Photodiode. - گیرنده تابش نوری، که نور را به منطقه حساس به نور آن تبدیل می کند به اتهام الکتریکی.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد: ساده ترین photodiode این یک دیود نیمه هادی معمولی است که امکان قرار گرفتن در معرض تابش نوری در انتقال P-N را تضمین می کند. هنگامی که در معرض تابش در جهت عمود بر هواپیما انتقال P-N قرار گرفت، به عنوان یک نتیجه جذب فوتون ها با انرژی، بیشتر از عرض منطقه ممنوعه، جفت های الکترونی سوراخ در ناحیه N رخ می دهد. این الکترونها و سوراخ ها تماس می گیرند حامل های عکس. در انتشار حامل های عکس در عمق منطقه n، نسبت اصلی الکترونها و سوراخ ها زمان برای recombine ندارد و به مرز انتقال P-N می آید. در اینجا، حامل های عکس توسط یک میدان الکتریکی از انتقال P-N جدا می شوند و سوراخ ها به منطقه P می روند و الکترون ها نمی توانند بر میدان گذار غلبه کنند و در مرز انتقال P-N و منطقه N انباشته شوند. بنابراین، جریان از طریق انتقال P-N به دلیل رانش حامل های غیر هسته ای است. حامل های عکس فعلی رانده شده نامیده می شود فتوتک.

PhotoDiodes می تواند در یکی از دو حالت - بدون منبع خارجی انرژی الکتریکی (حالت فتوگژن) و یا با منبع خارجی انرژی الکتریکی (حالت عکاس) عمل کند.

دستگاه: طرح ساختاری PhotoDiode. 1 - کریستال نیمه هادی؛ 2 - مخاطبین؛ 3 - نتیجه گیری؛ f - جریان تابش الکترومغناطیسی؛ منبع E - DC؛ RN - بار

مولفه های: حساسیت (نشان دهنده تغییر در حالت الکتریکی در خروجی Photodiode زمانی که سیگنال نوری واحد تامین می شود.)؛ سر و صدا (علاوه بر سیگنال مفید در خروجی Photodium، یک سیگنال هرج و مرج به نظر می رسد با دامنه تصادفی و طیف - نویز PhotoDiode)

مشخصات: a) Volt-Ampere مشخصه PhotoDiode وابستگی ولتاژ خروجی از جریان ورودی است. ب) ویژگی های نور وابستگی عکسبرداری از نورپردازی، مربوط به تناسب مستقیم از فوتوسیور از نور است. ج) ویژگی های طیفی PhotoDiode - این وابستگی به فوتوسیور از طول موج نور سقوط بر روی فوتودیود است.

کاربرد: الف) تراشه های انتگرال optoelectronic.

ب) فتوتکتور چند عنصر.ج) optocoules.

9. LED ها. هدف، دستگاه، اصل عملیات، پارامترهای اساسی و ویژگی های.

هدف: رهبری - این یک دستگاه نیمه هادی است که نور را هنگامی که جریان از طریق آن در جهت رو به جلو منتقل می شود، منتشر می کند.

اصل عملیات: کار بر اساس پدیده فیزیکی وقوع نور تابش نور در طول عبور جریان الکتریکی از طریق انتقال P-N است. رنگ لومینسانس (طول موج حداکثر طیف تابش) توسط نوع مواد نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد که از انتقال P-N استفاده می شود.

LED یک دستگاه رادیویی نیمه هادی با یک یا چند انتقال N-P است که انرژی الکتریکی را به انرژی تابش نور غیر منسجم تبدیل می کند. تابش ناشی از نوترکیب رسانه های تزریقی در یکی از مناطق مجاور انتقال N-P بوجود می آید. نوترکیب در هنگام حرکت رسانه ها از سطوح بالا به پایین تر رخ می دهد.

ویژگی ها و پارامترها: پارامتر اصلی LED، بازده کوانتومی داخلی است (نسبت تعداد فوتون ها به مقدار حامل تزریق شده به پایه) و بازده خارجی (نسبت شار فوتون از LED به جریان از حامل های شارژ در آن). بازده خارجی به طور عمده توسط تکنولوژی تعیین می شود و با افزایش سطح آن می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد.

ویژگی های اصلی LED ها عبارتند از ولتاژ آمپر، روشنایی و طیفی. پارامترهای اصلی دیودهای نورپردازی، طول موج، نیمه عرض طیف تابش، قدرت تابش، فرکانس عملیاتی و نمودار الگوی تابش است.

LED ها به طور گسترده ای در شاخص های دیجیتال، رتبه بندی نور، دستگاه های الکترونیک استفاده می شود. این اساسا شکل گیری ممکن است بر اساس صفحه نمایش تلویزیون رنگی آنها باشد.

PhotoDioDes تبدیل سیگنال های نور به طور مستقیم به الکتریکی با استفاده از سفارش معکوس با فرایند فیزیکی LED. در P-I-N-PhotoDiode یک لایه نیمه هادی داخلی (I-) وجود دارد، جداسازی مناطق P- و N نوع، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 6.9. جبران معکوس معکوس (5-20 ولت) به دیود تغذیه می شود، به این کمک می کند تا مورهای شارژ را از منطقه داخلی نگه می دارد.

شکل. 6.9. p-i-n-photoodiode

عرض لایه داخلی تضمین می کند که احتمال جذب فوتون های ورودی دقیقا لایه ای است و نه مناطق P-یا N نوع. لایه داخلی دارای مقاومت بالا است، زیرا حمل و نقل رایگان رایگان نیست. این منجر به یک قطره ترین ولتاژ در این لایه می شود و میدان الکتریکی حاصل، میزان پاسخ را افزایش می دهد و سر و صدا را کاهش می دهد. هنگامی که پرتو نور با انرژی مناسب بر روی لایه داخلی قرار می گیرد، یک جفت الکترون سوراخ ایجاد می کند و الکترون را از منطقه جابجایی به منطقه هدایت افزایش می دهد و سوراخ را در جای خود قرار می دهد. ولتاژ افست باعث این حامل های شارژ (الکترونها در منطقه هدایت) به سرعت تغییر از منطقه انتقال، ایجاد متناسب با نور در حال سقوط، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 6.9.

6.7.2 پارامترهای عملیاتی

طول موج برش

فوتون ورودی باید انرژی کافی برای بلند کردن الکترون از طریق منطقه ممنوعه و ایجاد یک جفت الکترون سوراخ داشته باشد. در مواد نیمه هادی مختلف، عرض منطقه ممنوعه متفاوت است، مانع انرژی در الکترون ولت (EV) می تواند با طول موج (λ) با استفاده از همان معادله به عنوان LED ها مرتبط شود.

برای نوع خاصی از آشکارساز، مانع انرژی W دائمی است، بنابراین فرمول بالا حداکثر طول موج را می دهد، که می تواند ثابت شود، یعنی طول موج برش.

حساسیت

حساسیت ρ دارای نسبت جریان خروجی ( من.) آشکارساز برای ورودی قدرت نوری ( r).

برای 800 نانومتر، حساسیت سیلیکون حدود 0.5 A / W است و حساسیت اوج IngaAs حدود 1.1 A / W برای 1700 نانومتر است که به مدت 1300 نانومتر به 0.77 A / W کاهش می یابد.

خصوصیات طیفی

خصوصیات طیفی تغییر حساسیت را با توجه به طول موج نشان می دهد. منحنی های مشخصه طیفی معمولی برای سیلیکون و IngaAs P-I-N-diodes در شکل نشان داده شده است. 6.10.

کارایی کوانتومی

بازده کوانتومی امیتر به عنوان نسبت تعداد الکترون های اختصاصی به تعداد فوتون های حادثه تعریف می شود. سیلیکون و Ingaas قله کوانتومی اوج حدود 80٪.

شکل. 6.10. خصوصیات طیفی P-I-N-diodes

سرعت پاسخ

میزان پاسخ آشکارساز توسط زمان گذر محدود است، که زمان غلبه بر هزینه های آزاد عرض لایه داخلی است. این تابع ولتاژ جابجایی معکوس و عرض فیزیکی است. برای سریع P-I-N-Diodes، آن را از 1.5 تا 10 NS متغیر است. ظرفیت نیز بر پاسخ دستگاه تاثیر می گذارد و کانتینر انتقال یک لایه داخلی عایق بین الکترودهای تشکیل شده توسط P- و N- مناطق را تشکیل می دهد. در Photodiodes با سرعت بالا، زمان پاسخ می تواند به 10 picoseconds با یک ظرف چند picofrades با مناطق سطح بسیار کوچک برسد.

ولتاژ ویژگی های آمپر

منحنی های معمول ولتاژ (I - U) برای یک صفحه نمایش سیلیکون P-I-N-N-N-N-N-N-N-N-N-Photodium در شکل. 6.11. می توان دید که حتی زمانی که هیچ قدرت نوری وجود ندارد، جریان های جاری معکوس کوچک، که یک جریان تاریک (جریان تاریک) نامیده می شود. این ناشی از تشکیل دما از حامل های شارژ آزاد است، معمولا هر دمای 10 درجه سانتیگراد دمای دمای بعد از 25 درجه سانتیگراد دو برابر می شود.

محدوده دینامیکی

رابطه خطی بین ولتاژ و قدرت نوری نشان داده شده در شکل. 6.11 معمولا حدود شش ده ها را حفظ می کند، و دامنه پویا حدود 50 دسی بل است.

شکل. 6.11. ویژگی های Voltemple سیلیکون P-I-N-PhotoDiode

6.7.3. ساخت P-I-N-PhotoDiodes

طراحی P-I-N-photodiodes شبیه به آنهایی است که برای LED ها و لیزرها استفاده می شود، اما نیازهای نوری کمتر بحرانی است. منطقه فعال آشکارسازها معمولا بسیار بزرگتر از هسته فیبر است، بنابراین هماهنگی عرضی مشکلات ایجاد نمی کند.

photodiode ساده این یک دیود نیمه هادی معمولی است که امکان قرار گرفتن در معرض تابش نوری در انتقال P-N را تضمین می کند.

در یک حالت متوازن، زمانی که شار تابش کاملا وجود ندارد، غلظت حامل ها، پراکندگی بالقوه و نمودار منطقه انرژی فوتودیوم باید کاملا با ساختار معمول P-N مطابقت داشته باشد.

هنگامی که در معرض تابش در جهت عمود بر هواپیما انتقال P-N قرار گرفت، به عنوان یک نتیجه جذب فوتون ها با انرژی، بیشتر از عرض منطقه غیرقانونی، جفت های الکترونی سوراخ در ناحیه N ظاهر می شود. این الکترون ها و سوراخ ها نامیده می شوند حامل های عکس.

در انتشار حامل های عکس در عمق منطقه n، چرخش اصلی الکترونها و سوراخ ها زمان برای recombine ندارد و به مرز انتقال P-N می آید. در اینجا حامل های عکس توسط یک میدان الکترون از انتقال P-N تقسیم می شوند، در حالی که سوراخ ها به ناحیه P منتقل می شوند و الکترون ها نمی توانند بر زمینه انتقال غلبه کنند و در مرز انتقال P-N و منطقه N تجمع شوند.

بنابراین، جریان از طریق انتقال P-N توسط رانش حامل های غیر هسته ای - سوراخ ها توجیه می شود. حامل های عکس فعلی رانده شده به آن اشاره می شود فتوتک.

Photoomasters - سوراخ ها به طور مثبت نسبت به منطقه N و حامل های عکاسی - الکترونها - منطقه N-منطقه N منفی نسبت به منطقه P است. تفاوت پتانسیل حاصل از آن به نام Photoeds EF است. جریان تولید شده در PhotoDiode قابل مذاکره است، آن را بر روی کاتد به آند متمرکز شده است، در حالی که ارزش آن بزرگتر است، روشن تر.

PhotoDiodes می تواند در یکی از حالت های دو حالت - بدون منبع خارجی انرژی الکترونیکی (حالت فتوگژن) یا با منبع خارجی انرژی الکترونیکی (حالت تبدیل عکس) عمل کند.

PhotoDiodes عامل در حالت PhotoGenerator اغلب به عنوان منابع قدرت استفاده می شود که انرژی تابش خورشیدی را به الکترونیک تغییر می دهد. آنها نامیده می شوند عناصر آفتابی و شامل پانل های خورشیدی مورد استفاده در فضاپیمای و ماهواره ها.

کارایی قطعات Silicon Sun حدود 20٪ است و در فیلم های خورشیدی فیلم می تواند به طور قابل توجهی بالاتر باشد. لازم پارامترهای فنی پانل های خورشیدی امور قدرت خروجی خود را به جرم و منطقه اشغال شده توسط باتری خورشیدی. این ویژگی ها به ترتیب به مقادیر 200 w / kg و 1 کیلو وات / m2 رسیدند.

هنگامی که PhotoDiode در حالت تبدیل عکس کار می کند، منبع برق E در یک مدار در جهت قفل رانندگی می کند (شکل 1، a). شاخه های نگهدارنده باتری های فوتودیود در نورپردازی های مختلف استفاده می شود (شکل 1، B).

شکل. 1. طرح برای تعویض بر روی فوتودیوم در حالت تبدیل عکس: A طرح ورود به سیستم، B - Firdodio است.

جریان و ولتاژ بر روی مقاومت بارگذاری RN را می توان به صورت گرافیکی با نقاط عبور از عکس های Photodiode و گروه بار، به ترتیب مقاومت RN مقاومت در برابر مقاومت را تعیین کرد. در غیاب روشنایی، فوتودیود در حالت دیود معمولی عمل می کند. جریان تاریک در آلمان Photodiodes 10 تا 30 μA، سیلیکون 1 - 3 μA است.

اگر در Photodiodes برای استفاده از یک شکست الکترونیکی برگشت پذیر، همراه با ضایعات بهمن از حامل های شارژ، به عنوان در استثنای نیمه هادی، پس از آن یک photoclocker، و به عنوان آن باید، و حساسیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

حساسیت avalanche photodiodes ممکن است چندین مرتبه بزرگتر از Photodiodes معمولی (آلمان - 200 تا 300 بار، سیلیکون - 104 - 106 بار) باشد.

Photodiodes Avalanche دستگاه های فتوالکتریک با سرعت بالا هستند، طیف فرکانس آنها می تواند به 10 گیگاهرتز برسد. Photodiodes معیوب Avalanche بالاترین سطح سر و صدا را نسبت به Photodiodes معمولی است.

شکل. 2. طرح گنجاندن فانتزی (A)، هوگو (B)، انرژی (B)، انرژی (B) و ولت-آمپر (د) خواص نورپردازی.

به غیر از photodiodes، photoresistors استفاده می شود (شکل 2)، phototransistors و photoctirs، که در آن عکس های داخلی استفاده می شود. ضرر و زیان مناسب آنها بالاترین اینرسی است (فرکانس عملیاتی مرزی FGR

طراحی فتوترانورستور شبیه به ترانزیستور معمولی است که دارای یک پنجره در مورد است که از طریق آن پایه می تواند روشن شود. Hugo Phototransistor - ترانزیستور با 2 فلش به سمت آن هدایت می شود.

LED ها و Photodiodes اغلب در یک جفت استفاده می شود. با این همه، آنها در یک مورد قرار می گیرند به طوری که پلتفرم حساس به نور فوتودیود در مقابل سایت رادیویی LED قرار می گیرد. دستگاه های نیمه هادی که از جفت "LED-Photodiode" استفاده می کنند، optocouplers نامیده می شوند (شکل 3).

شکل. 3. Oppon: 1 - LED، 2 - PhotoDiode

زنجیرهای ورودی و خروجی در چنین دستگاه های الکتریکی به صورت الکتریکی متصل نیستند، زیرا انتقال سیگنال از طریق تابش نوری انجام می شود.