Un fotodiodo es un diodo del semiconductor ese las funciones como fotodetector . Los fotodiodos se empaquetan con una ventana o la conexión de fibra óptica, para dejar adentro la luz a la pieza sensible del dispositivo. Pueden también ser utilizados sin una ventana para detectar el vacío las radiografías ULTRAVIOLETA de o.

Un fototransistor no es esencialmente nada más que un transistor bipolar que se encajone en un caso transparente de modo que el ligero pueda alcanzar la ensambladura del base-colector del . El fototransistor trabaja como un fotodiodo, pero con un mucho más alto Responsivity para la luz, porque los electrones que son generados por los fotones en la ensambladura del base-colector se inyectan en la base, y esta corriente entonces es amplificada por la operación del transistor. Sin embargo, un fototransistor tiene un tiempo de reacción más lento que un fotodiodo.

Guía de referencia rápida

La mayoría de los fotodiodos parecerán el cuadro a la derecha, es decir, similar a un diodo electroluminoso. Tendrán dos plomos, o alambres, viniendo de la parte inferior. El final más corto de los dos es el cátodo, mientras que el extremo más largo es el ánodo. Ver abajo para un dibujo esquemático del lado del ánodo y del cátodo. La corriente pasará del ánodo al cátodo, básicamente siguiente la flecha.

Teoría de operación

Un fotodiodo es una ensambladura del P-n o estructura del perno. Cuando un fotón de la suficiente energía pega el diodo, excita un electrón de tal modo que crea un agujero cargado móvil del electrón y de electrón de a positivamente -. Si la absorción ocurre en la región de agotamiento de la ensambladura, o una longitud de difusión lejos de ella, estos portadores son barridos de la ensambladura por el campo incorporado de la región de agotamiento, produciendo un photocurrent.

Los fotodiodos se pueden utilizar bajo cero diagonal (modo fotovoltaico del ) o diagonal reverso (modo fotoconductor ). En el diagonal cero, la luz que cae en el diodo causa una corriente a través del dispositivo, llevando para polarizar hacia adelante que alternadamente induce el " current" oscuro; en la dirección opuesta al photocurrent. Esto se llama el efecto fotovoltaico, y es la base para las células solares - de hecho, una célula solar es apenas una gran cantidad de fotodiodos grandes.

El diagonal reverso induce solamente poco actual (conocido como corriente de la saturación o de la parte posterior) a lo largo de su dirección. Pero un efecto más importante del diagonal reverso es el ensanchar de la capa de agotamiento (por lo tanto ampliando el volumen de la reacción) y consolidación del photocurrent. Los circuitos basados en este efecto son más sensibles a la luz que unas basadas en el efecto fotovoltaico y también tienden a tener capacitancia más baja, que mejora la velocidad de su respuesta del tiempo. Por una parte, el modo fotovoltaico tiende a exhibir menos ruido electrónico.

el de los fotodiodos de la avalancha del tiene una estructura similar, pero se funcionan con un diagonal reverso mucho más alto. Esto permite que a cada uno el portador foto-generado del sea multiplicado por la avería de avalancha, dando por resultado aumento interno dentro del fotodiodo, que aumenta el eficaz del responsivity de del dispositivo.

Materiales

El material usado para hacer un fotodiodo es crítico a definir sus características, porque solamente los fotones con la suficiente energía para excitar los electrones a través Bandgap del material producirán photocurrents significativos.

Los materiales de uso general producir los fotodiodos incluyen:

Características

La parametrización para la optimización del tratamiento crítica de un fotodiodo incluye:

; Responsivity : El cociente de photocurrent generada a la energía de la luz de incidente, expresado típicamente en el A / W cuando está utilizado en modo fotoconductor. El responsivity se puede también expresar como una eficacia de Quantum, o el cociente del número de portadores photogenerated a fotones del incidente y así a una cantidad unitless.

; Corriente oscura : La corriente a través del fotodiodo en la ausencia de luz, cuando se funciona en modo fotoconductor. La corriente oscura incluye photocurrent generada por la radiación de fondo y la corriente de saturación de la ensambladura de semiconductor. La corriente oscura se debe explicar por la calibración si un fotodiodo se utiliza para hacer una medida de energía óptica exacta, y es también una fuente del ruido cuando un fotodiodo se utiliza en un sistema de comunicación óptica.

; energía Ruido-equivalente : (NEP) La energía óptica de la entrada mínima de generar photocurrent, igual a la corriente del ruido del rms en una 1 anchura de banda de Hertz . El detectivity característico relacionado del (d) es lo contrario de NEP, 1/NEP; y el detectivity específico ($D^\; \backslash \; star$) del es el detectivity normalizado al área (a) del fotodetector, $D^\; \backslash \; star=D\; \backslash \; raíz\; cuadrada\; \{A\}$. El NEP es áspero la energía de entrada perceptible mínima de un fotodiodo.

Cuando un fotodiodo se utiliza en un sistema de comunicación óptica, estos parámetros contribuyen a la sensibilidad del receptor óptico, que es la energía de entrada mínima requerida para que el receptor alcance un cociente de error especificado de pedacito .

Usos

Los fotodiodos del P-N se utilizan en usos similares a otros fotodetectores tal como dispositivos acoplados de carga eléctrica de los fotoconductores y tubos del fotomultiplicador .

Los fotodiodos se utilizan en dispositivos de los productos electrónicos de consumo tales como jugadores del disco compacto, detectores de humos y los receptores para los mandos a distancia en los VCRs y las televisiones

En otros artículos del consumidor tales como fotómetros de la cámara, las radios de reloj (las que amortiguan la exhibición cuando son oscuras) y las luces de calle, fotoconductores son de uso frecuente algo que los fotodiodos, aunque en principio cualquiera podría ser utilizada.

Los fotodiodos son de uso frecuente para la medida exacta de la intensidad de luz en ciencia e industria. Tienen generalmente una respuesta mejor, más linear que los fotoconductores.

Son también ampliamente utilizados en varios usos médicos, tales como detectores para la tomografía computada (juntada con el Scintillators o los instrumentos para analizar las muestras (immunoensayo ). También se utilizan en los monitores del gas de sangre

Los diodos de PIN que son mucho más rápidos y más sensibles que los diodos de ensambladura ordinarios del p-n, y por lo tanto que son de uso frecuente para las comunicaciones ópticas y en la regulación de iluminación.

Los fotodiodos del P-N no se utilizan para medir extremadamente - intensidades de la luz corta. En lugar, si la alta sensibilidad es necesaria, los dispositivos acoplados de carga eléctrica intensificados de los fotodiodos de la avalancha o los tubos del fotomultiplicador se utilizan para los usos tales como astronomía, espectroscopia, equipo de la visión nocturna y telemetría del laser.

Comparación con los fotomultiplicadores

Ventajas comparadas a los fotomultiplicadores Linearidades excelentes del

la corriente de salida en función del

de la luz de incidente Respuesta espectral a partir del 190 nanómetro a 1100 nanómetro (silicio ), longitudes de onda más largas con el otro

de los materiales del semiconductor

de poco ruido Construido sólidamente al

mecánico de la tensión

del bajo costo

compacto y ligero

largo del curso de la vida Alta eficacia de Quantum,

del típicamente 80% Ningún alto voltaje required

Desventajas comparadas a los fotomultiplicadores

de la pequeña área del

Ningún

interno del aumento (a menos que los fotodiodos de la avalancha pero su aumento es típicamente 10 ² - 10 ³ comparados hasta a 10⁸ para el fotomultiplicador) Un

total mucho más bajo de la sensibilidad Fotón que cuenta solamente posible con los fotodiodos especialmente diseñados, generalmente refrescados, con el

especial de los circuitos electrónicos El tiempo de reacción para muchos diseña es un más lento

P-N contra los fotodiodos del P-I-N de

Debido a la capa intrínseca, un fotodiodo del PIN debe ser en polarización negativa reverso (Vr). El Vr aumenta la región de agotamiento permitiendo un volumen más grande para la producción de pares del electrón-agujero, y reduce la capacitancia de tal modo que aumenta la anchura de banda.

El Vr también introduce la corriente del ruido, que reduce el cociente de S/N. Por lo tanto, un diagonal reverso se recomienda para usos más altos de la anchura de banda y/o los usos donde se requiere un rango dinámico ancho.

Un fotodiodo del PN es más conveniente para los usos de la luz corta porque permite la operación imparcial.

Arsenal del fotodiodo

Fotodiodos de los centenares o de los millares (hasta 2048) de la área delicada típica 0.025mmx1m m por cada uno dispuestos como arsenal unidimensional, que se puede utilizar como sensor de posición . Una ventaja de los órdenes del fotodiodo (PDAs) es que permiten paralelo de la velocidad leídos puesto que la electrónica de conducción no se puede incorporar como un sensor tradicional del Cmos o del CCD.

Ver también

electrónica

Boquete de venda
infrarrojo
Optoelectrónica
Aislador óptico
Dispositivo de semiconductor
Célula solar
Fotodiodo de la avalancha
Transductor
Fotómetro metro de la Ambiente-luz

.

Zenithic

Reign of Fire (album)

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