فوتودیود، یک قطعه الکترونیکی متشکل از پیوند p-n است که توانایی تبدیل نور به جریان الکتریکی را دارد. جریان زمانی ایجاد می‌شود که فوتون ها در فوتودیود جذب شوند. فوتودیودها ممکن است حاوی فیلترهای نوری، لنزهای داخلی باشند و ممکن است دارای سطح بزرگ یا کوچک باشند. فوتودیودها معمولاً با افزایش سطح ، زمان پاسخ آهسته‌تری دارند. سلول خورشیدی متداول و سنتی که برای تولید انرژی خورشیدی الکتریکی استفاده می‌شود، یک فوتودیود با مساحت بزرگ است. فوتودیود طوری طراحی شده است که در بایاس معکوس کار کند. فوتودیودها در کاربردهای مختلفی از جمله: سنسورهای نوری، اسپکتروفوتومتر، بررسی شدت نور، بررسی شدت uv، شمارشگرهای گایگرمولر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همان‌طور که در تصویر بالا قابل مشاهده است، فوتودیود ها در پکیج‌های مختلفی ارائه می‌شوند. نماد فوتودیود در شماتیک بصورت زیر است:
انواع فوتودیود
اگرچه انواع مختلفی از فتودیودها وجود دارد، اما همه آنها تحت اصول کاری یکسانی کار می‌کنند و تنها عملکرد بعضی از آنها توسط عوامل دیگری بهبود یافته است. با وجود این‌‌که بعضی از فوتودیودها ظاهرا به طریق متفاوتی کار می‌کنند، اما عملکرد اصلی در آنها ثابت باقی مانده است. دیودها بر اساس عملکرد و ساختار به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- فتودیود PN
- فتودیود شاتکی (Schottky)
- فتودیود PIN
- فتودیودهای بهمنی (Avalanche)
این دیودها در مواردی که تشخیص نور، رنگ، موقعیت و شدت مورد نیاز باشند، دارای کاربردهای بسیار متنوعی هستند. مهم‌ترین ویژگی این دیودها عبارتند از:
- دارای منحنی مشخصه خطی خوبی نسبت به نور دریافتی هستند.
- دارای نویز بسیار پایین هستند.
- پاسخ با طیف گسترده دارند.
- به لحاظ مکانیکی محکم و مقاوم هستند.
- وزن آنها سبک است و ساختاری فشرده دارند.
- طول عمر طولانی دارند.
مواد به کاررفته در ساخت فتودیودها و گستره طول موج طیف الکترومغناطیسی آنها به این صورت است:
- در فتودیودهای سیلیکونی، گستره طول موج طیف الکترومغناطیسی از 190 تا 1100 نانو متر است.
- در فتودیودهای ژرمانیومی، گستره طول موج طیف الکترومغناطیسی در بازه 400 تا 1700 نانو متر است.
- در فتودیودهای از جنس گالیم آرسنید ایندیم، گستره طول موج طیف الکترومغناطیسی در بازه 800 تا 2600 نانو متر است.
- در فتودیودهای از جنس جیوه و کادمیوم تلوید، گستره طول موج طیف الکترومغناطیسی در بازه 400 تا 14000 نانو متر است.
- به دلیل شکاف باند (band gap) بهتر، فتودیودهای مبتنی بر سیلیکون نسبت به فتودیودهای مبتنی بر ژرمانیم نویز کمتری تولید می‌کنند.
منحنی ولتاژ-جریان فوتودیود
فتودیود معمولا در مد بایاس معکوس عمل می‌کند. منحنی مشخصه جریان-ولتاژ فتودیود در شکل زیر نشان داده شده است.
بر اساس این نمودار، جریان نوری تقریبا مستقل از ولتاژ بایاس معکوس اعمالی است. برای روشنایی صفر لوکس، جریان نوری جز برای جریان تاریک کوچک تقریبا برابر با صفر است. این مقدار تقریبا در مرتبه نانو آمپر است. هرچه توان نوری بالاتر رود، جریان نوری نیز به صورت خطی بالا می‌رود.
بررسی فوتودیود BPW34
یکی از فوتودیودهای شناخته شده و مشهور در دنیا BPW34 است. فوتودیود BPW34 در دو پکیج SMD و THD ارائه می‌شود که از نوع فوتودیودهای High Speed می‌باشد . طول موج حساس برای این فوتودیود، بین 430 تا 1100 نانومتر می‌باشد که پیک این حساسیت برابر 900 نانومتر است، پس این فوتودیود مناسب کاربری‌های در رنج UV نمی‌باشد.
جدول طیف حساسیت این فوتودیود مطابق نمودار زیر است.
مطابق تصویر بازدهی این فوتودیود در رنج ماورابنفش و مادون قرمز به شدت کاهش می‌یابد که برای استفاده در این رنج مناسب نیست.
جدول ولتاژ معکوس این دیود مطابق شکل زیر است.
بطور کلی، این فوتودیود که در لیون الکترونیک نیز موجود است، گزینه مناسبی برای پروژه‌هایی است که که در آنها نیاز به تشخیص شدت نور وجود دارد. لازم به ذکر است که با تفکیک توسط یک توری پراش، می‌توان طیف و رنگ را هم بوسیله فوتودیودها تشخیص داد. در پایان خوب است بدانید که فروشگاه لیون الکترونیک با واردات قطعات الکترونیک مانند فوتودیود و سایر قطعات، آماده خدمت‌رسانی به صنایع مختلف است. برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان لیون در تماس باشید.
نویسنده :محمد علی قلی زاده
نظرات کاربران