Beth Yw Photodiode? (Rhan 2)

Gellir datrys y problemau canlynol trwy ddefnyddioFfotodiodeneu Ffototransistor. Er enghraifft, mae angen i gamera'r ffôn fesur y golau amgylchynol i benderfynu a oes angen actifadu'r fflach. Sut i asesu lefelau ocsigen yn y gwaed yn anfewnwthiol? Mae'r dyfeisiau optoelectroneg hyn yn trosi golau (ffotonau) yn signalau trydanol y gall microbrosesydd (neu ficroreolydd) eu "gweld." Yn y modd hwn, mae'n bosibl rheoli lleoliad a threfniant gwrthrychau, pennu dwyster y golau a mesur priodweddau ffisegol y deunydd yn seiliedig ar ei ryngweithio â'r golau.

Nawr gadewch i ni siarad am yr ail ran.

1. Strwythur ffotodiode

Un o'r gofynion allweddol ar gyfer ffotodiod yw ardal addas ar gyfer casglu golau. O fewn cyffordd PN safonol, mae hyn yn gymharol fach, ond gellir cynyddu'r ardal trwy ddefnyddio deuod PIN. Gan fod y rhanbarth cynhenid ​​​​wedi'i gynnwys yn y gyffordd weithredol a ddefnyddir ar gyfer casglu golau, mae'r rhanbarth a ddefnyddir ar gyfer casglu golau yn llawer mwy, gan wneud y ffotodiode PIN yn fwy effeithlon.

Yn y broses weithgynhyrchu ffotodiode, mae haenau cynhenid ​​trwchus yn cael eu gosod rhwng yr haenau P-math a N-math. Gall yr haen eigen ganolradd fod yn eigen yn gyfan gwbl neu wedi'i dopio'n ysgafn iawn i'w gwneud yn haen N. Mewn rhai achosion, gellir ei dyfu ar y swbstrad fel haen epitaxial, neu gellir ei gynnwys yn y swbstrad ei hun.

Gellir datblygu'r haen trylediad P plws ar haen epitaxial math N sydd wedi'i dopio'n drwm. Mae'r cyswllt wedi'i wneud o ddyluniad metel a gellir ei wneud yn ddwy derfynell fel anod a catod. Gellir rhannu ardal flaen y deuod yn ddau fath, megis arwyneb gweithredol ac arwyneb goddefol.

Gellir gwneud dyluniad yr arwyneb anweithredol gyda silicon deuocsid (SiO2). Ar wyneb gweithredol, gall golau ddisgleirio arno, tra ar wyneb anactif, ni all golau ddisgleirio. Trwy orchuddio'r wyneb gweithredol â deunydd gwrth-adlewyrchol, ni chollir egni golau, a gellir trosi'r uchafswm yn gerrynt trydan.

Un o brif ofynion ffotodiode yw sicrhau bod y golau mwyaf posibl yn cyrraedd yr haen gynhenid. Un o'r ffyrdd mwyaf effeithlon o gyflawni hyn yw gosod y cysylltiadau trydanol ar ochr y ddyfais, fel y dangosir yn y ddelwedd. Mae hyn yn caniatáu i'r uchafswm o olau gyrraedd y rhanbarth effeithiol. Gan fod y swbstrad wedi'i ddopio'n drwm, canfyddir nad oes bron unrhyw golled golau gan nad yw hon yn rhanbarth gweithredol.

Gan fod golau yn cael ei amsugno'n bennaf mewn pellter penodol, mae trwch yr haen gynhenid ​​fel arfer yn cyfateb i hyn. Bydd unrhyw gynnydd dros y trwch hwn yn lleihau cyflymder gweithredu - ffactor pwysig mewn llawer o geisiadau - ac ni fydd yn cynyddu effeithlonrwydd yn fawr.

Gall golau hefyd fynd i mewn i'r ffotodiode o un ochr i'r gyffordd. Trwy weithredu'r ffotodiode yn y modd hwn, gellir gwneud llai o haenau cynhenid ​​​​i gynyddu cyflymder gweithredu, er gyda llai o effeithlonrwydd.

Mewn rhai achosion, gellir defnyddio heterojunctions. Mae gan y math hwn o adeiladu yr hyblygrwydd ychwanegol i dderbyn golau o'r swbstrad ac mae ganddo fwlch ynni mwy, gan ei gwneud yn dryloyw i olau.

Fel proses lai safonol, mae'n ddrutach i'w gweithredu ac felly mae'n dueddol o gael ei defnyddio ar gyfer cynhyrchion mwy arbenigol.

2. Nodweddion ffotodiode

(1) nodweddion folt-ampere

Mae'n cyfeirio at y berthynas rhwng y ffotocerrynt ar y ffotodiod a'r foltedd a gymhwysir iddo.

(2) Nodweddion goleuo

Mae'n cyfeirio at y berthynas rhwng fflwcs luminous a photocurrent pan fo'r foltedd ffotodiode rhwng y catod a'r anod yn gyson. Gelwir llethr y gromlin nodweddiadol golau yn sensitifrwydd ffotodiode.

(3) Nodweddion sbectrol

Gelwir y berthynas rhwng y ffotocerrynt a thonfedd y golau digwyddiad yn briodwedd sbectrol. Mae egni'r ffoton yn gysylltiedig â thonfedd golau: po hiraf yw'r donfedd, y lleiaf yw'r egni ffoton; Po fyrraf yw'r donfedd, y mwyaf egnïol yw'r ffoton.

3. Swyddogaeth ffotodiode

(1) Rheolaeth ysgafn

Gellir defnyddio'r ffotodiode fel switsh ffotodrydanol, a dangosir ei gylched yn y ffigur canlynol. Pan nad oes golau, mae photodiode VD1 yn cael ei dorri i ffwrdd oherwydd foltedd gwrthdroi. Mae transistorau VT1 a VT2 hefyd wedi'u torri i ffwrdd heb unrhyw gerrynt gwaelod. Mae'r ras gyfnewid yn y cyflwr rhyddhau.

Pan fydd golau'n cael ei ollwng ar VD1, mae'n trawsnewid o doriad i ddargludiad. O ganlyniad, mae VT1 a VT2 yn troi ymlaen yn olynol, mae ras gyfnewid K yn tynnu, ac mae'r gylched reoli yn cael ei throi ymlaen.

(2) derbyniad signal optegol

Gellir defnyddio ffotodiodes i dderbyn signalau golau. Mae'r llun canlynol yn dangos y signal optegol sy'n derbyn cylched ffotodiode ymhelaethu. Mae'r signal golau yn cael ei dderbyn gan photodiode VD, wedi'i chwyddo gan VT, ac allbwn trwy gyplu cynhwysydd C.

4. Ceisiadau ffotodiode

(1) Ffotogell

Mae'r ffotogell yn ei hanfod yn ardal fawr o'r gyffordd PN. Pan fydd golau'n cael ei ollwng ar wyneb cyffordd PN, fel yr wyneb rhanbarth P, mae pob ffoton yn y rhanbarth P yn cynhyrchu pâr electron-twll am ddim os yw egni'r ffoton yn fwy na lled band bandgap y deunydd lled-ddargludyddion.

Mae'r pâr twll electron yn tryledu i mewn yn gyflym ac yn ffurfio grym electromotive sy'n gysylltiedig â dwyster golau o dan faes trydan y gyffordd. Ar yr adeg hon, os byddwn yn ei ddefnyddio fel cyflenwad pŵer ac yn ei gysylltu â chylched allanol, cyn belled â bod golau, bydd yn parhau i gyflenwi pŵer, sef ffotogell. Mewn geiriau eraill, mae'r ffotogell yn ddyfais ffotodrydanol cyffordd PN heb unrhyw foltedd gogwydd. Gall drosi ynni golau yn drydan yn uniongyrchol.

(2) Celloedd solar

Dyfais lled-ddargludyddion yw cell solar. Pan fydd golau'r haul yn taro lled-ddargludydd, mae rhywfaint ohono'n cael ei adlewyrchu ac mae'r gweddill yn cael ei amsugno neu'n treiddio i'r lled-ddargludydd. Mae peth o'r golau sy'n cael ei amsugno yn troi'n wres, tra bod ffotonau eraill yn gwrthdaro â'r electronau falens sy'n ffurfio'r lled-ddargludydd, gan greu parau tyllau electronau. Yn y modd hwn, mae ynni golau yn cael ei drawsnewid yn drydan.

Felly, ar ôl i'r golau haul gael ei arbelydru, bydd dau ben y gell solar yn cynhyrchu foltedd DC, a thrwy hynny yn trosi egni golau'r haul yn gyfredol DC. Os byddwn yn sodro'r metel yn arwain at yr haenau P ac N ac yn cysylltu'r llwyth, bydd y cerrynt yn llifo trwy'r gylched allanol.

Yn y modd hwn, os byddwn yn cysylltu'r gyfres o ffotogelloedd yn gyfochrog, gellir cynhyrchu foltedd a cherrynt penodol i bŵer allbwn.

(3) system goleuadau ffotofoltäig

Mae system cynhyrchu pŵer ffotofoltäig yn system cynhyrchu pŵer sy'n defnyddio celloedd solar i drosi ynni solar yn drydan. Mae'n defnyddio'r effaith ffotofoltäig.

Y prif gydrannau yw celloedd solar, batris, rheolyddion a gwrthdroyddion. Dibynadwyedd uchel, bywyd gwasanaeth hir, dim llygredd, cynhyrchu pŵer annibynnol, gweithrediad ffotodiode wedi'i gysylltu â'r grid.

Oherwydd bod ffactorau amgylcheddol allanol megis golau a thymheredd yn effeithio'n fawr ar y modd ffotofoltäig, mae'r pwynt gweithredu yn newid yn gyflym. Mae systemau cynhyrchu pŵer annibynnol a systemau cynhyrchu pŵer sy'n gysylltiedig â'r grid.

① System cynhyrchu pŵer ffotofoltäig annibynnol

Mae system cynhyrchu pŵer ffotofoltäig Annibynnol yn ddull cynhyrchu pŵer nad yw'n gysylltiedig â'r grid. Mae angen batris arno i storio ynni am y noson. Defnyddir cynhyrchu pŵer ffotofoltäig solar annibynnol yn bennaf mewn pentrefi a chartrefi anghysbell

Diagram strwythur o'r system cynhyrchu folt

② system cynhyrchu pŵer ffotofoltäig sy'n gysylltiedig â'r grid

Mae system cynhyrchu pŵer ffotofoltäig sy'n gysylltiedig â grid wedi'i chysylltu â'r grid cenedlaethol i gyflenwi pŵer i'r grid. Nid oes angen batris arno. Mae systemau cynhyrchu pŵer ffotofoltäig preswyl yn bennaf yn y cartref. Fe'u defnyddir hefyd mewn cyfleustodau cyhoeddus, systemau goleuo tirwedd nos, a ffermydd solar.

(4) Cymwysiadau eraill ffotodiodes yw:

•Defnyddir ffotodiod fel synhwyrydd golau. Gan fod y cerrynt ynddo yn gymesur â dwyster y golau, fe'i defnyddir hefyd i fesur dwyster golau.

•Gellir defnyddio ffotodiodau mewn synwyryddion mwg i synhwyro mwg a thân.

•Mae ffotodiodau a LEDs yn cael eu cyfuno i wneud ynysu optegol a chyplyddion optegol

• Yn cael ei ddefnyddio fel cell solar mewn paneli solar

•Defnyddir ar gyfer sganiwr cod bar, adnabod nodau

•Ar gyfer systemau canfod rhwystrau,

•Gellir ei ddefnyddio fel presenoldeb tudalen a chownter tudalennau mewn argraffwyr

•Ar gyfer canfod agosrwydd, ocsimedr

• Fe'i defnyddir hefyd ar gyfer amgodyddion optegol a datgodyddion

•Trosglwyddo gwybodaeth optegol, yn seiliedig ar gyfathrebu ffibr optegol

Synhwyrydd safle •

Gwybodaeth Cyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Ni waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu ein cwsmeriaid gyda safon uchel, prisiau isel, a'r gwasanaeth gorau.