Fotodiodlarning Tasnifi - Roboto texnika asoslari

Oddiy diodalar singari, fotodiodlar ham PN birikmasidan tashkil topgan yarimo'tkazgichli qurilmalar bo'lib, ular ham bir tomonlama o'tkazuvchanlikka ega. Biroq, u sxemada rektifikator elementi sifatida ishlatilmaydi, lekin optik signallarni elektr signallariga aylantirish uchun ishlatiladi. Xo'sh, qanday qilib optik signallarni elektr signallariga aylantiradi? Barchamizga ma'lumki, teskari kuchlanish qo'llanilganda oddiy diodlar o'chirilgan holatda bo'ladi va faqat kuchsiz teskari oqim oqishi mumkin. Fotodiodlarni loyihalashda va ishlab chiqarishda yorug'lik nurini olish uchun PN birikmasining maydonini nisbatan katta qilishga harakat qiling. Fotodiod teskari kuchlanish ostida ishlaydi. Yorug'lik bo'lmasa, teskari oqim juda zaif, qorong'u oqim deb ataladi; yorug'lik bo'lsa, teskari oqim tez sur'atlarda o'nlab mikroampalarga ko'payadi, ularni fototok deb atashadi. Yorug'likning intensivligi taxminan katta va teskari oqim taxminan katta. Yorug'likning o'zgarishi fotodiod oqimining o'zgarishiga olib keladi, bu yorug'lik signalini elektr signaliga aylantirishi va fotoelektrik sensor qurilmasiga aylanishi mumkin.
1. Tuzilishi bo'yicha tasniflash
Yarimo'tkazgichli diod asosan * PN birikmasi bilan ishlaydi. PN birikmasidan ajratib bo'lmaydigan nuqta bilan aloqa turi va Shottki turi ham umumiy diodalar qatoriga kiritilgan. Ushbu ikkita modelni o'z ichiga olgan holda, PN strukturasining xususiyatlariga ko'ra, kristalli diodlar quyidagicha tasniflanadi:
1. Nuqta kontakt diyot
Nuqta-kontakt diodlar germaniy yoki kremniy materialining bitta gofretiga metall pim bosib, so'ngra joriy usul yordamida hosil bo'ladi. Shuning uchun uning PN-birikmasi kichik elektrostatik quvvatga ega va yuqori chastotali davrlarga mos keladi. Shu bilan birga, sirt birikmasi turi bilan taqqoslaganda, nuqta aloqa turi diyoti oldinga va teskari xususiyatlarga ega, shuning uchun uni katta oqim va rektifikatsiya qilish uchun ishlatish mumkin emas. Oddiy tuzilishi tufayli u arzon. Kichik signallarni aniqlash, rektifikatsiya qilish, modulyatsiya qilish, chastotalarni aralashtirish va cheklash kabi umumiy maqsadlar uchun bu dastur ko'lami kengroq.
2. Kalit diyot
Bog'langan diodlar germaniy yoki kremniyning bitta gofretidagi payvandlash yoki kumush paychalarining yordamida hosil bo'ladi. Uning xarakteristikalari nuqtali aloqa diodalari va qotishma diodalari orasida. Nuqta bilan aloqa qilish turi bilan taqqoslaganda, bog'lash diyotining PN o'tish sig'imi biroz oshgan bo'lsa-da, oldinga siljish xususiyati juda yaxshi. U asosan kalit sifatida ishlatiladi, ba'zan esa uni aniqlash va quvvatni to'g'rilashda (50mA dan katta bo'lmagan) foydalaniladi. Bog'lanish tipidagi diodlar orasida ba'zida oltin simli payvandlangan diyot oltindan bog'langan tip, kumush simli diod esa ba'zan kumush bilan bog'langan turdagi deb nomlanadi.
3. Qotishma diyot
N-tip germaniy yoki kremniyning bitta gofretida indiy va alyuminiy kabi metallarni qotishma bilan PN birikmasi hosil bo'ladi. Oldinga kuchlanish pasayishi kichik, yuqori oqimni to'g'rilash uchun mos keladi. PN birikmasi teskari yo'naltirilganda katta elektrostatik quvvatga ega bo'lganligi sababli, u yuqori chastotali aniqlash va yuqori chastotali rektifikatsiya qilish uchun mos emas.
4. Diffuzion diod
Yuqori haroratli P tipidagi nopoklik gazida N-tip germaniy yoki kremniyning bitta gofreti qizdirilib, yagona gofret yuzasining bir qismi P-tipga aylanadi, shu bilan PN birikmasi amalga oshiriladi. PN birikmasining to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish pasayishi kichik bo'lgani uchun, u katta oqim rektifikatsiyasi uchun javob beradi. So'nggi paytlarda yuqori oqimli rektifikatorlardan foydalanish oqimi silikon qotishma turidan silikon diffuziya turiga o'tdi.
5. Mesa diodasi
PN birikmasini ishlab chiqarish usuli diffuziya turi bilan bir xil bo'lsa-da, faqat PN birikmasi va kerakli qismlari saqlanib qoladi, keraksiz qismlari esa kimyoviy moddalar bilan zanglanadi. Qolganlari mesa shaklini taqdim etadi, shuning uchun bu nom. Dastlabki ishlab chiqarishda mesa turi yarimo'tkazgichli materiallar uchun diffuziya usuli yordamida amalga oshiriladi. Shuning uchun bu mesa turi diffuzion mesa turi deb ham yuritiladi. Ushbu turdagi uchun, yuqori oqim rektifikatsiyasi uchun bir nechta mahsulot modellari mavjud, ammo past tokni almashtirish uchun ko'plab modellar mavjud.
6. Planar diod
Yarimo'tkazgichli plastinada (asosan N tipidagi silikon plastinada) P tipidagi aralashmalar tarqaladi. Kremniy gofret yuzasida oksidli plyonkani himoya qilish effektidan foydalangan holda, PN birikmasining faqat bir qismi N-tipli silikon plastinada tanlab tarqaladi. Shuning uchun, PN ulanish maydonini sozlash uchun kimyoviy korroziyaga ehtiyoj yo'q. Yarimo'tkazgich yuzasi tekis qilinganligi sababli shunday nomlangan. Bundan tashqari, PN bilan bog'langan sirt oksidli plyonka bilan qoplanadi, shuning uchun u yaxshi barqarorlik va uzoq umrga ega tur sifatida tan olinadi. Dastlab ishlatilgan yarimo'tkazgich materiallari epitaksial usullar bilan shakllangan, shuning uchun tekislik turi epitaksial tekislik turi deb ham nomlangan. Yassi diodlar uchun yuqori oqim rektifikatsiyasi uchun kam sonli modellar mavjud bo'lib tuyuladi, aksariyat modellar past tokni almashtirish uchun ishlatiladi.
7. Qotishma diffuzion diyot
Bu qotishma turining bir turi. Qotishma materiallar - bu osonlikcha tarqaladigan materiallar. Tayyorlanishi qiyin bo'lgan materiallar, hosil bo'lgan PN birikmasidagi aralashmalarning to'g'ri konsentratsiyali taqsimlanishini olish uchun, aralashmalarning oqilona doping yordamida qotishma bilan haddan tashqari tarqalishi mumkin. Ushbu usul juda sezgir varaktor diodalarini ishlab chiqarish uchun javob beradi.
8. Epitaksial diod
Epitaksial sirtni uzaytirish jarayoni bilan PN birikmasini ishlab chiqarish natijasida hosil bo'lgan diod. Ishlab chiqarish uchun juda yuqori texnologiyalar talab qilinadi. U turli xil kontsentratsiyali aralashmalarning tarqalishini erkin boshqarishi mumkinligi sababli, u yuqori sezuvchanlikdagi varaktorli diodlarni ishlab chiqarishga yaroqlidir.
9. Shotti diodi
Asosiy printsip quyidagilardir: metallning (masalan, qo'rg'oshin) va yarimo'tkazgichning (N tipidagi silikon plastinaning) aloqa yuzasida hosil bo'lgan Shottki teskari kuchlanishni blokirovka qilish uchun ishlatiladi. Schottky va PN birikmasini rektifikatsiya qilish tamoyillari o'rtasida tub farq bor. Uning bardoshli kuchlanishi atigi 40V ga teng. Uning ixtisosligi: almashtirish tezligi juda tez: teskari tiklash vaqti trr ayniqsa qisqa. Shuning uchun kommutatsiya diyotlari va past kuchlanishli yuqori oqimli rektifikator diodalari ishlab chiqarilishi mumkin.
1. Aniqlash uchun diod
Printsipial nuqtai nazardan, kirish signalidan modulyatsiya qilingan signalni chiqarib olish aniqlanadi va rektifikatsiya qilingan oqim (100mA) kattaligi odatda chiqish oqimi 100mA dan kam bo'lsa, aniqlash deb ataladi. Germanyum moddiy nuqta aloqa turi, ish chastotasi 400MHz ga yetishi mumkin, oldinga kuchlanish pasayishi kichik, tutashuv quvvati kichik, aniqlash samaradorligi yuqori, chastota xarakteristikasi yaxshi va u 2AP turi. Nöqtali teginish turi kabi aniqlash uchun ishlatiladigan diyot, aniqlashdan tashqari, cheklash, kesish, modulyatsiya, aralashtirish, almashtirish va boshqalar kabi davrlarda ishlatilishi mumkin. FMni aniqlash uchun yaxshi konsistentsiyaga ega bo'lgan ikkita diodli yig'ilish ham mavjud.
2. Rektifikatsiya qilish uchun diodlar
Printsipial nuqtai nazardan, AC o'zgarmasidan doimiy oqim chiqishi to'g'rilanadi. Rektifikatsiya qilingan tokning (100mA) kattaligi chegara sifatida, 100mA dan katta chiqish oqimi odatda rektifikatsiya deb ataladi. Yuzaki tutashuv turi, ish chastotasi KHz dan kam, maksimal teskari kuchlanish 25 voltdan 3000 voltgacha, jami A dan X gacha 22 ta vites. turi, ③Ushbu chastotali 100KHz 2CLG tipdagi yuqori voltli kremniy stakasida televizorda ishlatiladi.
3. Cheklash uchun diod
Ko'pgina diodlar cheklov sifatida ishlatilishi mumkin. Himoya asboblari va yuqori chastotali Zener kabi maxsus cheklovchi diodalar ham mavjud. Ushbu diodlarni keskin amplituda cheklash uchun ayniqsa kuchli ta'sirga ega bo'lish uchun, odatda, kremniy materiallaridan tayyorlangan diodlardan foydalaniladi. Sotish uchun bunday komponentlar ham mavjud: kuchlanishni cheklash zaruriyatiga ko'ra bir nechta zarur rektifikator diodalari ketma-ket ulanib, bir butunlikni hosil qiladi.
4. Modulyatsiya uchun diod
Odatda halqa modulyatsiyasi uchun diyotga ishora qiladi. Bu oldinga siljish xususiyatlariga ega to'rtta diodning kombinatsiyasi. Modulyatsiya qilish uchun boshqa varaktorli diodlardan foydalanilganiga qaramay, ular odatda to'g'ridan-to'g'ri chastota modulyatsiyasi uchun ishlatiladi.
5. Aralashtirish uchun diod
Diyotlarni aralashtirish usulidan foydalanganda, Shotki turi va nuqta bilan aloqa qilish tipidagi diodlar asosan 500 dan 10000 Gts chastota diapazonida qo'llaniladi.
6. Kuchaytirish uchun diod
Diyotlar bilan kuchaytirish odatda tunnel diodalari va tana effekti diodalari kabi salbiy rezistiv qurilmalar bilan kuchaytirishni va varaktor diodlari bilan parametrik kuchayishni o'z ichiga oladi. Shuning uchun kuchaytiruvchi diodlar odatda tunnel diodalari, tana effekti diodalari va varaktor diodalarini nazarda tutadi.
7. O'chirish uchun diod
Past oqimlarda (taxminan 10 mA) ishlatiladigan mantiqiy operatsiyalar va yuzlab mA da ishlatiladigan magnit yadro qo'zg'alishi uchun kommutatsion diodalar mavjud. Kam oqimli diyotlar odatda aloqa turi va kalit tipidagi diodalardir, shuningdek, yuqori haroratlarda ishlashi mumkin bo'lgan silikon diffuziya turi, mesa turi va planar tipli diodlar mavjud. Kommutatsiya diyotining o'ziga xos xususiyati - tezkor o'tish tezligi. Schottky diodalarini almashtirish vaqti juda qisqa, shuning uchun u ideal kommutatsiya diyotidir. O'rta tezlikda almashtirish sxemalari uchun 2AK tipidagi nuqta kontaktlari ishlatiladi; 2CK tipidagi tekislikli kontaktlar yuqori tezlikda ishlaydigan kommutatsiya davrlari uchun ishlatiladi; o'chirish, cheklash, siqish yoki aniqlash zanjirlari uchun ishlatiladi; Shottki (SBD) kremniyli yuqori oqimli kalitlari, oldinga kuchlanish pasayishi Kichik, tezkor va samarali.
8. Varaktorli diod
Avtomatik chastotani boshqarish (AFC) va sozlash uchun ishlatiladigan kam quvvatli diodalarga varaktor deyiladi. Yaponiya ishlab chiqaruvchilari ham ko'plab boshqa nomlarga ega. Teskari kuchlanishni qo'llash orqali PN birikmasining sig'imi o'zgaradi. Shuning uchun u chastotani avtomatik boshqarish, supurib tebranish, chastota modulyatsiyasi va sozlash uchun ishlatiladi. Odatda, kremniyga asoslangan diffuzion diodlardan foydalanilgan bo'lsa-da, qotishma diffuziya turi, epitaksial bog'lash turi, er-xotin diffuziya turi va boshqalar kabi maxsus ishlab chiqarilgan diodlardan ham foydalanish mumkin, chunki bu diodlar kuchlanish uchun sig'imning o'zgarishi juda katta. Aloqa sig'imi teskari kuchlanish VR bilan o'zgaradi va o'zgaruvchan sig'im o'rnini bosadi. U sozlash tsikli, tebranish davri va fazali qulflangan pastadir sifatida ishlatiladi. U ko'pincha kanallarni konvertatsiya qilish va televizor tyunerining sozlash davrlarida qo'llaniladi. U asosan kremniydan tayyorlangan.
Diyotning chastotasini ko'paytirish effektiga kelsak, o'zgaruvchan sig'im diodasiga ko'ra chastotani ko'paytirish va * qadam (ya'ni tez o'zgarishi) diodasiga ko'ra chastotasini ko'paytirish mavjud. Chastotani ko'paytirish uchun ishlatiladigan o'zgaruvchan sig'im diodasi o'zgaruvchan reaktor deb ataladi. O'zgaruvchan reaktor avtomatik chastotani boshqarish uchun ishlatiladigan o'zgaruvchan sig'im diodasi bilan bir xil ish printsipiga ega bo'lishiga qaramay, reaktorning tuzilishi yuqori quvvatga bardosh bera oladi. Bosqichli diodlar, shuningdek, qadamni tiklash diodalari deb ataladi. Yoqishdan o'chirishga teskari tiklash vaqti qisqa. Shuning uchun, uning o'ziga xos xususiyati shundaki, tezda o'chirish uchun o'tish vaqti juda qisqa. Sinov to'lqini pog'onali diodga tatbiq etilsa, chiqadigan to'lqin shakli qisqa tt (o'tish vaqti) tufayli to'satdan siqib olinadi, bu ko'plab yuqori chastotali harmonikalarni yaratishi mumkin. Bu Zener elektron diodasini almashtiradigan mahsulotdir. U diffuzion tipda yoki kremniyning qotishma turida tayyorlanadi. Bu teskari buzilish xarakterli egri tez o'zgarib turadigan diyot. Boshqarish kuchlanishi va standart kuchlanish sifatida foydalanish uchun ishlab chiqarilgan. Diyot ishlayotganda uning terminal kuchlanishi (Zener kuchlanishi deb ham ataladi) taxminan 3V dan 150V gacha o'zgarib turadi va har 10% da ko'p darajalarga bo'linishi mumkin. Quvvat jihatidan 200 mVt dan 100 Vt dan yuqori bo'lgan mahsulotlar ham mavjud. Kremniy materialidan yasalgan teskari parchalanish holatida ishlaydigan RZ dinamik qarshiligi kichik, odatda 2CW turi; agar harorat koeffitsientini kamaytirish uchun ikkita qo'shimcha diodlar teskari ketma-ket ulangan bo'lsa, u 2DW turiga kiradi.
12.
Bu tashqi kuchlanish ta'sirida yuqori chastotali tebranish hosil qila oladigan tranzistor. Yuqori chastotali tebranishning ishlash printsipi Luan: toshqinlarni kristaliga quyish uchun ko'chkilarning buzilishidan foydalaning. Tashuvchilarning gofretdan o'tishi uchun ma'lum vaqt talab etilishi sababli, oqim kuchlanishdan orqada qoladi va kechikish vaqti mavjud. Vaqt qancha ko'p bo'lsa, oqim va kuchlanish o'rtasidagi munosabatlarda salbiy qarshilik effekti paydo bo'ladi, bu esa yuqori chastotali tebranishni keltirib chiqaradi. Mikroto'lqinli maydonda ko'pincha osilator davrlarida qo'llaniladi.
Bu asosiy oqim komponenti sifatida tunnel effekti oqimi bo'lgan kristalli diod. Asosiy material galliy arsenidi va germaniydir. P tipidagi mintaqaning N tipli mintaqasi yuqori darajada dopingga ega (ya'ni yuqori konsentratsiyali nopoklik). Tunnel oqimi bu degeneratlangan yarim o'tkazgichlarning kvant mexanik ta'siridan hosil bo'ladi. Tunnel effekti quyidagi uchta shartga ega: ①Fermi darajasi o'tkazuvchanlik zonasida va to'liq bandda joylashgan; ②Mosmik zaryad qatlamining kengligi juda tor bo'lishi kerak (0,01 mikrondan kam); degeneratlangan yarimo'tkazgichning P va N tipidagi mintaqalaridagi teshiklar bir xil energiya darajasida elektronlar bilan to'qnashish ehtimoli mavjud. Ezaki diodlari - bu ikkita terminalli faol qurilmalar. Asosiy parametrlar tokning tepalikka nisbati (IP / PV), bu erda" P"" eng yuqori" va" V"" vodiy" degan ma'noni anglatadi. Ezaki diodalari past shovqinli yuqori chastotali kuchaytirgichlarda va yuqori chastotali osilatorlarda ishlatilishi mumkin (uning ishchi chastotasi millimetr to'lqin diapazoniga etib borishi mumkin), shuningdek, yuqori tezlikda ishlaydigan kommutatsiya sxemalarida ham foydalanish mumkin.
14. Tez o'chirish (qadamni tiklash) diod (Qutqaruvchi diod)
Bundan tashqari, bu PN birikmasi bo'lgan diod. Uning strukturaviy xususiyati quyidagilardan iborat: PN birikmasi chegarasida nopoklikning keskin tarqalish maydoni mavjud va shu bilan" o'z-o'ziga xizmat qiluvchi elektr maydon". PN birikmasi ozchilik tashuvchilar bilan oldinga siljish ostida olib borganligi va PN birikmasi yonida zaryadni saqlash effektiga ega bo'lganligi sababli, uning teskari oqimi" saqlash vaqti" u minimal darajaga tushguncha (teskari to'yinganlik oqimi qiymati)." o'z-o'ziga xizmat qiluvchi elektr maydoni" qadamni qayta tiklash diodasi saqlash vaqtini qisqartiradi, teskari oqimning tezda uzilishiga olib keladi va mo'l-ko'l harmonik komponentlar hosil qiladi. Ushbu harmonik tarkibiy qismlardan foydalangan holda, taroqsimon spektr hosil qiluvchi sxemani yaratish mumkin. Tez o'chirish (qadamni tiklash) diodalari impulsli va yuqori tartibli harmonik davrlarda qo'llaniladi.
U yuqori teskari ishchi kuchlanish va eng yuqori oqimga ega, oldinga yo'naltirilgan kuchlanishning pasayishi, yuqori chastotali va yuqori voltli rektifikator diyoti, televizor liniyalarini o'chirish va rektifikatsiyani kuchaytirish uchun skanerlashda ishlatiladi.
16. Vaqtinchalik kuchlanishni to'xtatish diodasi
TVP trubkasi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan haddan tashqari kuchlanishni tezkor himoya qiladi. U ikki turga bo'linadi: bipolyar va bir qutbli, eng yuqori quvvat (500W-5000W) va kuchlanish (8.2V-200V) bo'yicha tasniflanadi.
|