Els problemes següents es poden resoldre mitjançant l'úsFotodiodeo Fototransistor. Per exemple, la càmera del telèfon ha de mesurar la llum ambiental per determinar si s'ha d'activar el flaix. Com avaluar de manera no invasiva els nivells d'oxigen a la sang? Aquests dispositius optoelectrònics converteixen la llum (fotons) en senyals elèctrics que un microprocessador (o microcontrolador) pot "veure". D'aquesta manera, és possible controlar el posicionament i la disposició dels objectes, determinar la intensitat de la llum i mesurar les propietats físiques del material en funció de la seva interacció amb la llum.
Ara parlem de la segona part.
1. Estructura del fotodiode
Un dels requisits clau per a un fotodíode és una zona adequada per recollir la llum. Dins d'una unió PN estàndard, aquesta és relativament petita, però l'àrea es pot augmentar utilitzant un díode PIN. Com que la regió intrínseca està continguda a la unió activa utilitzada per a la recollida de llum, la regió utilitzada per a la recollida de llum és molt més gran, fent que el fotodíode PIN sigui més eficient.
En el procés de fabricació de fotodíodes, s'insereixen capes intrínseques gruixudes entre les capes de tipus P i de tipus N. La capa pròpia intermèdia pot ser completament pròpia o dopada molt lleugerament per convertir-la en una capa N. En alguns casos, es pot cultivar sobre el substrat com una capa epitaxial o es pot contenir dins del propi substrat.
La capa de difusió P plus es pot desenvolupar sobre una capa epitaxial de tipus N fortament dopada. El contacte està fet de disseny metàl·lic i es pot fer en dos terminals, com ara un ànode i un càtode. L'àrea frontal del díode es pot dividir en dos tipus, com ara superfície activa i superfície passiva.
El disseny de la superfície inactiva es pot fer amb diòxid de silici (SiO2). En una superfície activa, la llum pot brillar sobre ella, mentre que en una superfície inactiva, la llum no pot brillar. En cobrir la superfície activa amb un material antireflectant, l'energia de la llum no es perd i el màxim es pot convertir en un corrent elèctric.
Un dels requisits principals d'un fotodíode és garantir que la màxima quantitat de llum arribi a la capa intrínseca. Una de les maneres més eficients d'aconseguir-ho és col·locar els contactes elèctrics al costat del dispositiu, tal com es mostra a la imatge. Això permet que la màxima quantitat de llum arribi a la regió efectiva. Es troba que com que el substrat està fortament dopat, gairebé no hi ha pèrdua de llum ja que aquesta no és una regió activa.
Com que la llum s'absorbeix majoritàriament a una certa distància, el gruix de la capa intrínseca sol coincidir amb això. Qualsevol augment d'aquest gruix reduirà la velocitat d'operació -un factor important en moltes aplicacions- i no augmentarà gaire l'eficiència.
La llum també pot entrar al fotodíode des d'un costat de la unió. Funcionant el fotodíode d'aquesta manera, es poden fer menys capes intrínseques per augmentar la velocitat de funcionament, encara que amb una eficiència reduïda.
En alguns casos, es poden utilitzar heterojuncions. Aquesta forma de construcció té la flexibilitat afegida per rebre llum del substrat i té un buit energètic més gran, fent-lo transparent a la llum.
Com a procés menys estàndard, és més car d'implementar i, per tant, tendeix a utilitzar-se per a productes més especialitzats.
2. Característiques del fotodíode
(1) característiques volt-ampere
Es refereix a la relació entre el fotocorrent del fotodíode i la tensió que s'hi aplica.
(2) Característiques de la il·luminació
Es refereix a la relació entre el flux lluminós i el fotocorrent quan la tensió del fotodíode entre el càtode i l'ànode és constant. El pendent de la corba característica de la llum s'anomena sensibilitat del fotodíode.
(3) Característiques espectrals
La relació entre el fotocorrent i la longitud d'ona de la llum incident s'anomena propietat espectral. L'energia fotònica està relacionada amb la longitud d'ona de la llum: com més llarga és la longitud d'ona, més petita és l'energia fotònica; Com més curta sigui la longitud d'ona, més energètic serà el fotó.
3. Funció del fotodíode
(1) Control de llum
El fotodíode es pot utilitzar com a interruptor fotoelèctric i el seu circuit es mostra a la figura següent. Quan no hi ha llum, el fotodíode VD1 es talla a causa de la tensió inversa. Els transistors VT1 i VT2 també es tallen sense corrent de base. El relé està en estat d'alliberament.
Quan s'emet llum a VD1, passa del tall a la conducció. Com a resultat, VT1 i VT2 s'encenen successivament, el relé K s'encén i el circuit de control s'encén.
(2) recepció del senyal òptic
Els fotodiodes es poden utilitzar per rebre senyals de llum. La imatge següent mostra el circuit de fotodíode d'amplificació de senyal òptic. El senyal de llum és rebut pel fotodíode VD, amplificat per VT i emès per acoblament del condensador C.
4. Aplicacions de fotodíodes
(1) Fotocèl·lula
La fotocèl·lula és essencialment una gran àrea de la unió PN. Quan s'emet llum a una superfície d'unió PN, com ara la superfície de la regió P, cada fotó de la regió P produeix un parell d'electró-forat lliure si l'energia del fotó és més gran que l'amplada de banda del material semiconductor.
El parell electró-forat es difon ràpidament cap a dins i forma una força electromotriu relacionada amb la intensitat de la llum sota el camp elèctric de la unió. En aquest moment, si l'utilitzem com a font d'alimentació i el connectem a un circuit extern, mentre hi hagi llum, continuarà subministrant energia, que és una fotocèl·lula. En altres paraules, la fotocèl·lula és un dispositiu fotoelèctric d'unió PN sense voltatge de polarització. Pot convertir directament l'energia lluminosa en electricitat.
(2) Cèl·lules solars
Una cèl·lula solar és un dispositiu semiconductor. Quan la llum solar arriba a un semiconductor, una part es reflecteix i la resta s'absorbeix o penetra en el semiconductor. Una part de la llum absorbida es converteix en calor, mentre que altres fotons xoquen amb els electrons de valència que formen el semiconductor, creant parells electró-forat. D'aquesta manera, l'energia lumínica es converteix en electricitat.
Per tant, després d'irradiar la llum solar, els dos extrems de la cèl·lula solar generaran voltatge de CC, convertint així l'energia de la llum solar directament en corrent CC. Si soldem els cables metàl·lics a les capes P i N i connectem la càrrega, el corrent fluirà pel circuit extern.
D'aquesta manera, si connectem la sèrie de fotocèl·lules en paral·lel, es pot generar una determinada tensió i corrent per a la sortida de potència.
(3) Sistema d'il·luminació fotovoltaica
Un sistema de generació d'energia fotovoltaica és un sistema de generació d'energia que utilitza cèl·lules solars per convertir l'energia solar en electricitat. Utilitza l'efecte fotovoltaic.
Els components principals són cèl·lules solars, bateries, controladors i inversors. Alta fiabilitat, llarga vida útil, sense contaminació, generació d'energia independent, funcionament connectat a la xarxa de fotodíodes.
Com que el mode fotovoltaic del fotodíode es veu molt afectat per factors ambientals externs com la llum i la temperatura, el punt de funcionament canvia ràpidament. Hi ha sistemes de generació d'energia independents i sistemes de generació d'energia connectats a la xarxa.
① Sistema de generació d'energia fotovoltaica independent
Un sistema de generació d'energia fotovoltaica independent és un mètode de generació d'energia que no està connectat a la xarxa. Necessita piles per emmagatzemar energia durant la nit. La generació d'energia solar fotovoltaica independent s'utilitza principalment en pobles i cases remots
Diagrama d'estructura del sistema generador de volts
② Sistema de generació d'energia fotovoltaica connectat a la xarxa
El sistema de generació d'energia fotovoltaica connectat a la xarxa està connectat a la xarxa nacional per subministrar energia a la xarxa. No necessita piles. Els sistemes de generació d'energia fotovoltaica residencial es troben majoritàriament a la llar. També s'utilitzen en serveis públics, sistemes d'il·luminació nocturna i granges solars.
(4) Altres aplicacions dels fotodíodes són:
•S'utilitza un fotodíode com a sensor de llum. Com que el corrent és proporcional a la intensitat de la llum, també s'utilitza per mesurar la intensitat de la llum.
• Els fotodíodes dels detectors de fum es poden utilitzar per detectar fum i foc.
•Fotodíodes i LED es combinen per fer aïlladors òptics i acobladors òptics
•S'utilitza com a cèl·lula solar en plaques solars
•S'utilitza per a un escàner de codi de barres, reconeixement de caràcters
•Per als sistemes de detecció d'obstacles,
•Es pot utilitzar com a presència de pàgina i comptador de pàgines en impressores
•Per a la detecció de proximitat, un oxímetre
•També s'utilitza per a codificadors i descodificadors òptics
•Transmissió d'informació òptica, basada en la comunicació de fibra òptica
•Sensor de posició
Informació de contacte:
Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on siguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.
Correu electrònic:info@loshield.com
Tel:0086-18092277517
Fax: 86-29-81323155
Wechat:0086-18092277517
