Оқулық «Білім беруді дамытудың федералдық институты»

186 
12.3 -сурет. 
Фотодиодтың құрылымы (а) 
жəне оның шартты графикалық кескіні 
(б)
Фотодиодтардың құрылымы (12.3, а-сурет) қарапайым диод 
құрылғысына ұқсас тек корпуста ғана (егер металл болса), оған 
диод орналастырылады, диодқа жарық түсетін шыны терезесі бар. 
Терезенің əйнегі фотодиодтың белсенді элементі сезімтал болуға 
тиіс спектрдің сол бөлігінде мөлдір болады. Егер корпус пластмасса 
болса, полимерлік материал спектрдің қалаған бөлігі үшін ашық 
болуы керек. Әдетте, жарықты р—n-ауысу жазықтығына 
перпендикуляр (сирек - параллель) бағыттайды. Фотордиодтың 
шартты графикалық көрінісі 12.3, б-суретте көрсетілген. 
Жартылай өткізгіш материалдар ретінде германий, кремний, 
селен, индия арсениті, кадмий сульфиді жəне т.б. қолданылады. 
Фотодиод екі режимде жұмыс істей алады: сыртқы қуат көзі жоқ 
фотогератор (фотоэлемент) режимінде (12.4-сурет) жəне сыртқы 
қуат көзі бар фототүрлендіргіш режимінде. 
Бірінші жағдайда жарық əсерімен фотодиодтың қысқыштарында 
фотоЭҚК жасалады. Осындай фотодиодтар жартылай өткізгішті 
фотоэлементтер деп аталады. Екінші жағдайда, фотодизод 
тізбегіне қуат көзін қосады, ол р—n- ауысудың кері ығысуын 
жасайды (12.5-сурет). 
12.4 -сурет. 
Фотодиодты 
генераторлық режимде қосу 
схемасы
12.5 -сурет. 
Фотодиодты 
түрлендіргіш режимде қосу 
схемасы

187 
Егер фотододты жарықтандырылмаған болса, онда ол əдеттегі диод
сияқты əрекет етеді, ол арқылы р жəне п (бұл жағдайда қараңғы деп атауға 
болады) аймақтардың аз зарядты заряд тасымалдаушыларынан 
қалыптастырылған кері ағыс өтеді. Егер фотодиодқа жарық түссе, онда 
ішкі фотоэлектрлік əсерге байланысты фотодиодтың екі аймағында заряд 
тасымалдаушылардың жұптары пайда болады. р—n-ауысу өрісі 
жеделдетілген өріс болып табылатын негізгі емес заряд тасымалдаушылар 
р—n-ауысуды оңай жеңе алады, іргелес аймаққа түседі (n-аймағының 
кемтіктері р аймағына, ал р-аймағының электрондары п аймағына) жəне 
осылайша фотодиодтың минималды заряд тасымалдаушыларының жалпы 
ағымына үлес қосады. Жарықтандырумен байланысты миноритарлы заряд 
тасымалдаушылардың ағымы р—n-ауысуға қолданылатын кернеуге 
тəуелді емес; бұл жарық ағынымен пропорционал жəне жарық тоғы 
немесе фототоқ деп аталады. Заряд тасымалдағыштар жұптарын жасау 
процесімен бір мезгілде олардың рекомбинациясы жүреді. 
Сондықтан р—n-ауысуға қол жетеді жəне ол арқылы р немесе n
аймағының енінен артық диффузиялық ұзындығы бар заряд тасығыштары 
өтеді. Сонымен қатар, сəулелендірілген дененің тереңдігінде жарық 
қарқындылығы төмендейді, сондықтан заряд тасымалдаушы жұптардың 
негізінен сыртқы сəулелендірілген бетінде пайда болады. Егер 
сəулелендірілген аймақтың ені фотодиодтардың нақты құрылымына
сəйкес келетін тесіктердің диффузиялық ұзындығынан аз болса, онда 
фотодододтағы 
фототоқп 
аймағындағы 
тесіктердің 
қозғалысына 
байланысты болады. 
12.6 -суретте жарық ағынының Ф əртүрлі мəндері үшін фотодиодтың I
ф
 
= f(U) вольт-амперлік сипаттамасы көрсетілген. Ф = 0 кезіндегі сипаттама 
диодтың вольт-амперлік сипаттамасының кері тармағы, яғни қараңғы 
ағынның сипаттамасы болып табылады. Фототоқтың I
ф 
жарық ағынына 
қатынасы оның фотосезімталдығы Бф деп аталады. 
Фотодиодтардың 
маңызды 
кемшілігі 
олардың 
параметрлерінің 
температураға 
тəуелділігі болып табылады. 
Фотогенератор режимінде жұмыс істейтін 
фотодиодтар күн энергиясын түрлендіретін 
көздер ретінде кеңінен қолданылады. Мұндай 
көздер фотоэлементтер немесе күн элементтері 
деп аталады. Олардан ғарыштық объектілерде 
электр станциялары ретінде қолданылатын күн 
батареяларын 
жасайды. 
Фотоэлементтер 
фотодиодтардан тек конструкциялық 
ерекшеліктерімен ерекшеленеді. 

жүктеу/скачать 5.26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: