Фотодиод в оптоэлектронике

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: мировая экономика, учет реферат
| Добавил(а) на сайт: Марьяна.

K = Iф/[pic], где Iф – фототок, [pic] – освещенность. з) инерционность.

Существует 3 физических фактора, влияющих на инерционность: 1) время диффузии или дрейфа неравновесных носителей через базу ( ; 2) время пролета через p-n переход (i ; 3) время перезарядки барьерной емкости p-n перехода, характеризующееся постоянной времени RСбар .

Время диффузии носителей заряда через базу можно определить
(аналогично времени пролета носителей заряда через базу транзистора) для бездрейфового: tпрол =[pic] ,

и дрейфового:

tпрол = [pic]

(g [pic] 50 нс.

Время пролета через p-n переход:

(i = [pic][pic] ,

где ( - толщина p-n перехода, vmax – максимальная скорость дрейфа носителей заряда (vmax для кремния и германия равна 5*106 см/c).

Толщина p-n перехода, зависящая от обратного напряжения и концентрации примесей в базе, обычно меньше 5 мкм, а значит (i=0.1 нс. RCбар определяется барьерной емкостью p-n перехода, зависящей от напряжения и сопротивления базы фотодиода при малом сопротивлении нагрузки во внешней цепи. Величина RСбар порядка нескольких наносекунд.

4.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Расчет КПД фотодиода.

КПД вычисляется по формуле:

[pic] ,

где Pосв – мощность освещенности, I – сила тока , U – напряжение на фотодиоде.

[pic]

Максимальная мощность фотодиода соответствует максимальной площади данного прямоугольника.

|Мощность |Сила |Напряжен|КПД, |
|Освещенности, |тока, |ие, |% |
|МВт |мА |В | |
|1 |0.0464 |0.24 |1.1 |
|3 |0.1449 |0.41 |2 |
|5 |0.248 |0.26 |1.3 |
|7 |0.242 |0.45 |1.6 |

Среднее значение: 1.5%.

Вывод: коэффициент полезного действия фотодиода согласно полученным данным составил в среднем 1.5%.

5.ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОДИОДА В ОПТОЭЛЕКТРОНИКЕ

Фотодиод является составным элементом во многих сложных оптоэлектронных устройствах. И поэтому он находит широкое применение. а) оптоэлектронные интегральные микросхемы.

Фотодиод может обладать большим быстродействием, но его коэффициент усиления фототока не превышает единицы. Благодаря наличию оптической связи оптоэлектронные интегральные микросхемы обладают рядом существенных достоинств. Почти идеальная гальваническая развязка управляющих цепей при сохранении между ними сильной функциональной связи. б) многоэлементные фотоприемники.

Эти приборы (сканистор, мишень кремникона, фотодиодная матрица с управлением на МОП-транзисторе, фоточувствительные приборы с зарядовой связью и другие) относятся к числу наиболее быстро развивающихся и прогрессирующих изделий электронной техники. Сочетая в себе успехи физики дискретных фотоприемников и новейшие технологические достижения больших интегральных схем, многоэлементные фотоприемники вооружают оптоэлектронику твердотельным «глазом», способным реагировать не только на яркостно- временные, но и на пространственные характеристики объекта, то есть воспринимать его полный зрительный образ.

Для успешного выполнения этих функций необходимо, чтобы число элементарных фоточувствительных ячеек в приборе было достаточно большим, поэтому кроме всех проблем дискретного фотоприемника (чувствительность, быстродействие, спектральная область) приходится решать и проблему считывания информации. Все многоэлементные фотоприемники представляют собой сканирующие системы, то есть устройства, позволяющие производить анализ исследуемого пространства путем последовательного его просмотра
(поэлементного разложения).