Kiến thức chuyên môn

Kiến thức về photodiode

2022-05-27
Định nghĩa: Là linh kiện bán dẫn phát hiện ánh sáng có cấu trúc p-n hoặc p-i-n.
Photodiode thường được sử dụng làm bộ tách sóng quang. Những thiết bị như vậy chứa một đường giao nhau p-n và thường có một lớp bên trong giữa các lớp n và p. Các thiết bị có lớp bên trong được gọi làĐiốt quang loại PIN. Lớp cạn kiệt hoặc lớp bên trong hấp thụ ánh sáng và tạo ra các cặp electron-lỗ trống, góp phần tạo ra dòng quang. Trong một dải công suất rộng, dòng quang điện tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng được hấp thụ.
Chế độ hoạt động
Điốt quang có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau:
Chế độ quang điện: Tương tự như pin mặt trời, điện áp được tạo ra bởi mộtđiốt quangchiếu xạ bởi ánh sáng có thể đo được. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa điện áp và công suất quang là phi tuyến tính và dải động tương đối nhỏ. Và nó cũng không thể đạt đến tốc độ tối đa.
Chế độ quang dẫn: Tại thời điểm này, một điện áp ngược được đặt vào đi-ốt (nghĩa là đi-ốt không dẫn điện ở điện áp này khi không có ánh sáng tới) và dòng quang thu được được đo. (Chỉ cần giữ điện áp gần bằng 0 là đủ.) Sự phụ thuộc của dòng quang điện vào công suất quang là rất tuyến tính và độ lớn của nó lớn hơn hoặc bằng sáu bậc độ lớn so với công suất quang, ví dụ: đối với một p-i-n silicon với một diện tích hoạt động vài mm2 Đối với điốt quang, phạm vi thứ hai nằm trong khoảng từ vài nanowatt đến hàng chục milliwatt. Độ lớn của điện áp ngược hầu như không ảnh hưởng đến dòng quang và có tác dụng yếu đối với dòng tối (khi không có ánh sáng), nhưng điện áp càng cao thì phản ứng càng nhanh và thiết bị nóng lên càng nhanh.
Các bộ khuếch đại phổ biến (còn gọi là bộ khuếch đại transimpedance) thường được sử dụng để khuếch đại trước các điốt quang. Bộ khuếch đại này giữ cho điện áp không đổi (ví dụ gần bằng 0, hoặc một số âm có thể điều chỉnh được) để điốt quang hoạt động ở chế độ quang dẫn. Và các bộ khuếch đại hiện tại thường có đặc tính nhiễu tốt, độ nhạy và băng thông của bộ khuếch đại có thể được cân bằng tốt hơn so với một vòng lặp đơn giản bao gồm một điện trở và một bộ khuếch đại điện áp. Một số thiết lập bộ khuếch đại thương mại sử dụng nhiều cài đặt độ nhạy khác nhau để làm cho công suất đo rất linh hoạt trong phòng thí nghiệm, do đó bạn có thể có dải động lớn, độ ồn thấp, một số có màn hình tích hợp, điện áp phân cực có thể điều chỉnh và bù tín hiệu, bộ lọc có thể được điều chỉnh , vân vân.
Vật liệu bán dẫn:
Vật liệu photodiode điển hình là:
Silicon (Si): dòng tối nhỏ, tốc độ nhanh, độ nhạy cao trong khoảng 400-1000nm (cao nhất trong khoảng 800-900nm).
Germanium (Ge): dòng tối cao, tốc độ chậm do điện dung ký sinh lớn, độ nhạy cao trong khoảng 900-1600nm (cao nhất trong khoảng 1400-1500nm).
Indium Gallium Arsenide Phosphorus (InGaAsP): Đắt, dòng tối thấp, nhanh, độ nhạy cao trong dải 1000-1350nm (cao nhất trong dải 1100-1300nm).
Indium Gallium Arsenide (InGaAs): Đắt, dòng tối thấp, nhanh, độ nhạy cao trong dải 900-1700nm (cao nhất trong dải 1300-1600nm)
Phạm vi bước sóng được mô tả ở trên có thể bị vượt quá nhiều nếu sử dụng kiểu máy có đáp ứng phổ rộng hơn.
thuộc tính chính:
Các thuộc tính quan trọng nhất củađiốt quanglà:
Độ nhạy, được chia cho quang điện chia cho công suất quang, có liên quan đến hiệu suất lượng tử và phụ thuộc vào bước sóng
Vùng hoạt động, tức là vùng nhạy cảm với ánh sáng.
Dòng điện tối đa cho phép (thường bị giới hạn bởi hiệu ứng bão hòa).
Dòng điện tối (tồn tại ở chế độ quang dẫn, rất quan trọng để phát hiện cường độ ánh sáng rất thấp).
Tốc độ, hoặc băng thông, có liên quan đến thời gian tăng và giảm và bị ảnh hưởng bởi hằng số điện môi.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept