פוטודיודה

סימול

פוטודיודה

פוטודיודה היא דיודה המשמשת כגלאי אור, המסוגלת להפוך אור למתח או לזרם חשמלי. כאשר הדיודה מחוברת במעגל בממתח אחורי, תחת השפעת אור היוצר בה אפשרות של העברת זרם, היא מהווה התקן לגילוי האור ולמדידת עוצמתו. פוטודיודה דומה לדיודה ממוליך למחצה עם תוספת המאפשרת לגלות אור, על סגול וקרני רנטגן עם חשיפתה לקרינה או על ידי ממשק חלוני המאפשר לחברה לסיב אופטי.

יישומים

פוטודיודה היא רכיב בסיסי וחשוב בהתקנים ומערכות אלקטרוניות רבות. היא אבן בניין בתקשורת אופטית, במוצרים לאחסון אופטי, במחקר פיזיקלי ובמערכות אנרגיה סולריות.

ישנם כמה סוגי פוטו-דיודה:

1. PN - פוטודיודה המבוססת על צומת PN רגיל. כאשר נוצר זוג אלקטרון-חור בשכבת המחסור, האלקטרון נמשך לכיוון המתח החיובי והחור נמשך לכיוון המתח השלילי. כך תורמים שניהם לזרם. חיסרון בשימוש ב-PN בתור גלאי הוא, שרק באזור שכבת המחסור נוצרים אלקטרונים וחורים התורמים לזרם וליכולת שלנו לגלות אור. שכבת המחסור היא קטנה מאד (בדרך כלל 1-10 מיקרון), כך ששטח הפנים של ה-PN הוא קטן יחסית.
2. PIN - פוטו-דיודה זו פועלת על אותו עיקרון של ה-PN, אלא שהוסיפו לה שכבת מוליך למחצה כמעט אינטרינזי (מסוממת קלות) בין חלק ה-P-type לבין חלק ה- N-type. שכבה זו יוצרת אפקט שמגדיל את שכבת המחסור, מה שמגדיל את שטח הפנים ליצירת זוג אלקטרון-חור מפוטון, מה שמגדיל, בתורו, את יכולת הגילוי. יתרון נוסף של ה-PIN הוא, שהוספת שכבת חומר מוליך למחצה אינטרינזי גורמת להקטנת הקיבול הפרזיטי (עקב הרחקת ה"לוחות" זה מזה, וכמו כן עקב שימוש בממתח אחורי גבוה). לכן ה-PIN מותאם במיוחד לשימוש במערכות תקשורת בתדרים גבוהים.
3. APD - פוטו-דיודה זו פועלת גם היא על פי אותו עיקרון של ה-PN, אלא שהמבנה של ה- APD מאפשר לה לעבוד בממתח אחורי גבוה מאד מבלי להישרף. כאשר זוג אלקטרון-חור נוצר בשכבת המחסור, הוא נסחף החוצה במהירות גבוהה מאד המקנה לו אנרגיה פוטנציאלית גבוהה מאוד. אפקט זה מאפשר יצירת עוד אלקטרונים וחורים, זאת על ידי התנגשות בין האלקטרונים בעלי האנרגיה הגבוהה לבין אלה בעלי האנרגיה הנמוכה. כך נוצרים אלקטרונים נוספים התורמים לזרם ומגדילים את יכולת הגילוי שלנו. עוד יתרון היא תגובה מהירה עקב השדה החשמלי החזק שיש ב-APD. החיסרון הוא ששכבת המחסור שלו קטנה יחסית לשכבת המחסור של ה-PIN.

מאפיינים

• יעילות קוואנטית (משמעה מס' אלקטרונים הנוצרים מכל פוטון של אור פוגע).
• זמן תגובה.
• זרם זליגה.
• ספקטרום פעילות.

ראו גם

• אלקטרוניקה
  • מיקרואלקטרוניקה
  • מבנה פסים
  • מוליך למחצה
• אינפרה אדום
• דיודה פולטת אור
• גלאי פוטומוליך

קישורים חיצוניים

ערך זה הוא קצרמר בנושא טכנולוגיה. אתם מוזמנים לתרום למכלול ולהרחיב אותו.