Mikä on valodiodi? (Osa 2)

Seuraavat ongelmat voidaan ratkaista käyttämälläValodioditai fototransistori. Esimerkiksi puhelimen kameran on mitattava ympäristön valo määrittääkseen, tarvitseeko salama aktivoida. Kuinka arvioida veren happitasoja noninvasiivisesti? Nämä optoelektroniset laitteet muuttavat valon (fotonit) sähköisiksi signaaleiksi, jotka mikroprosessori (tai mikro-ohjain) voi "nähdä". Tällä tavoin on mahdollista ohjata esineiden sijoittelua ja sijoittelua, määrittää valon voimakkuutta ja mitata materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia sen vuorovaikutuksen perusteella valon kanssa.

Puhutaanpa nyt toisesta osasta.

1. Valodiodin rakenne

Yksi valodiodin tärkeimmistä vaatimuksista on sopiva paikka valon keräämiseen. Normaalissa PN-liitoksessa tämä on suhteellisen pieni, mutta pinta-alaa voidaan kasvattaa PIN-diodin avulla. Koska sisäinen alue sisältyy valon keräämiseen käytettävään aktiiviseen liitoskohtaan, valon keräämiseen käytetty alue on paljon suurempi, mikä tekee PIN-valodiodista tehokkaamman.

Valodiodin valmistusprosessissa P-tyypin ja N-tyypin kerrosten väliin laitetaan paksuja sisäisiä kerroksia. Väliominaiskerros voi olla täysin ominaislaatuinen tai erittäin kevyesti seostettu N-kerroksen tekemiseksi. Joissakin tapauksissa se voidaan kasvattaa substraatille epitaksiaalisena kerroksena tai se voidaan sisällyttää itse substraattiin.

P plus -diffuusiokerros voidaan kehittää voimakkaasti seostetulle N-tyypin epitaksiaaliselle kerrokselle. Kosketin on valmistettu metallista ja siitä voidaan tehdä kaksi liitintä, kuten anodi ja katodi. Diodin etupinta voidaan jakaa kahteen tyyppiin, kuten aktiiviseen pintaan ja passiiviseen pintaan.

Inaktiivisen pinnan suunnittelu voidaan tehdä piidioksidilla (SiO2). Aktiivisella pinnalla valo voi loistaa siihen, kun taas ei-aktiivisella pinnalla valo ei voi loistaa. Päällystämällä aktiivinen pinta heijastamattomalla materiaalilla valon energiaa ei menetetä ja maksimi voidaan muuntaa sähkövirraksi.

Yksi valodiodin päävaatimuksista on varmistaa, että enimmäismäärä valoa saavuttaa sisäisen kerroksen. Yksi tehokkaimmista tavoista saavuttaa tämä on sijoittaa sähköiset koskettimet laitteen kylkeen kuvan osoittamalla tavalla. Tämä mahdollistaa suurimman määrän valoa saavuttaa tehokkaan alueen. On havaittu, että koska substraatti on voimakkaasti seostettu, valohäviötä ei juuri esiinny, koska tämä ei ole aktiivinen alue.

Koska valo enimmäkseen absorboituu tietyllä etäisyydellä, sisäisen kerroksen paksuus yleensä vastaa tätä. Tämän paksuuden ylittävä lisäys vähentää toimintanopeutta - tärkeä tekijä monissa sovelluksissa - eikä lisää tehokkuutta merkittävästi.

Valo voi päästä valodiodiin myös risteyksen toiselta puolelta. Käyttämällä fotodiodia tällä tavalla voidaan tehdä vähemmän sisäisiä kerroksia toiminnan nopeuden lisäämiseksi, vaikkakin tehokkuuden alenemalla.

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää heteroliitoksia. Tällä rakennemuodolla on lisäjoustavuus vastaanottaa valoa substraatista ja siinä on suurempi energiarako, mikä tekee siitä läpinäkyvän valolle.

Vähemmän vakioprosessina se on kalliimpi toteuttaa ja siksi sitä käytetään yleensä erikoistuneempiin tuotteisiin.

2. Valodiodin ominaisuudet

(1) volttiampeeriominaisuudet

Se viittaa fotodiodin valovirran ja siihen syötetyn jännitteen väliseen suhteeseen.

(2) Valaistusominaisuudet

Se viittaa valovirran ja valovirran väliseen suhteeseen, kun katodin ja anodin välinen fotodiodin jännite on vakio. Valon ominaiskäyrän jyrkkyyttä kutsutaan valodiodin herkkyydeksi.

(3) Spektriominaisuudet

Valovirran ja tulevan valon aallonpituuden välistä suhdetta kutsutaan spektriominaisuudeksi. Fotonienergia liittyy valon aallonpituuteen: mitä pidempi aallonpituus, sitä pienempi fotonienergia; Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä energisempi fotoni.

3. Valodiodin toiminta

(1) Valon ohjaus

Valodiodia voidaan käyttää valokytkimenä ja sen piiri on esitetty seuraavassa kuvassa. Kun valoa ei ole, valodiodi VD1 katkeaa käänteisen jännitteen vuoksi. Myös transistorit VT1 ja VT2 on katkaistu ilman kantavirtaa. Rele on vapautustilassa.

Kun valo säteilee VD1:stä, se siirtyy katkaisutilasta johtumiseen. Tämän seurauksena VT1 ja VT2 kytkeytyvät päälle peräkkäin, rele K vetää ja ohjauspiiri kytkeytyy päälle.

(2) optisen signaalin vastaanotto

Valodiodeja voidaan käyttää valosignaalien vastaanottamiseen. Seuraavassa kuvassa näkyy optista signaalia vastaanottava vahvistusvalodiodipiiri. Valosignaali vastaanotetaan valodiodilla VD, vahvistetaan VT:llä ja lähetetään kytkentäkondensaattorilla C.

4. Valodiodisovellukset

(1) Valokenno

Valokenno on olennaisesti suuri alue PN-liitoksessa. Kun valoa säteilee PN-liitospinnalle, kuten P-alueen pinnalle, jokainen P-alueen fotoni tuottaa vapaan elektroni-reikäparin, jos fotonienergia on suurempi kuin puolijohdemateriaalin kaistanleveys.

Elektroni-reikä-pari diffuusoituu nopeasti sisäänpäin ja muodostaa risteyksen sähkökentän alle valon voimakkuuteen liittyvän sähkömotorisen voiman. Tällä hetkellä, jos käytämme sitä virtalähteenä ja kytkemme sen ulkoiseen piiriin, niin kauan kuin on valoa, se jatkaa virran syöttämistä, joka on valokenno. Toisin sanoen valokenno on PN-liitoksen valosähköinen laite, jossa ei ole esijännitettä. Se voi muuntaa valoenergian suoraan sähköksi.

(2) Aurinkokennot

Aurinkokenno on puolijohdelaite. Kun auringonvalo osuu puolijohteeseen, osa siitä heijastuu ja osa absorboituu tai läpäisee puolijohteen. Osa absorboidusta valosta muuttuu lämmöksi, kun taas toiset fotonit törmäävät puolijohteen muodostaviin valenssielektroniin ja muodostavat elektroni-reikäpareja. Tällä tavalla valoenergia muunnetaan sähköksi.

Siksi, kun auringonvalo on säteilytetty, aurinkokennon kaksi päätä muodostavat tasajännitteen, mikä muuntaa auringonvalon energian suoraan tasavirraksi. Jos juotamme metallijohtimet P- ja N-kerroksiin ja liitämme kuorman, virta kulkee ulkoisen piirin läpi.

Tällä tavalla, jos kytkemme sarjan valokennoja rinnan, voidaan tuottaa tietty jännite ja virta lähtötehoksi.

(3) aurinkosähköinen valaistusjärjestelmä

Aurinkosähköjärjestelmä on sähköntuotantojärjestelmä, joka käyttää aurinkokennoja aurinkoenergian muuntamiseen sähköksi. Se käyttää aurinkosähköefektiä.

Pääkomponentit ovat aurinkokennot, akut, ohjaimet ja invertterit. Korkea luotettavuus, pitkä käyttöikä, ei saastumista, itsenäinen sähköntuotanto, valodiodiverkkoon kytketty toiminta.

Koska valodiodin aurinkosähkötilaan vaikuttavat suuresti ulkoiset ympäristötekijät, kuten valo ja lämpötila, toimintapiste muuttuu nopeasti. On olemassa itsenäisiä sähköntuotantojärjestelmiä ja verkkoon kytkettyjä sähköntuotantojärjestelmiä.

① Riippumaton aurinkosähköjärjestelmä

Itsenäinen aurinkosähköjärjestelmä on sähköntuotantomenetelmä, jota ei ole kytketty verkkoon. Se tarvitsee paristoja varastoimaan energiaa yöksi. Itsenäistä aurinkosähkön tuotantoa käytetään pääasiassa syrjäisissä kylissä ja kodeissa

Jännitettä tuottavan järjestelmän rakennekaavio

② verkkoon kytketty aurinkosähköjärjestelmä

Verkkoon kytketty aurinkosähkön tuotantojärjestelmä on kytketty kansalliseen verkkoon sähkön syöttämiseksi verkkoon. Se ei vaadi paristoja. Asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmät ovat enimmäkseen kotona. Niitä käytetään myös julkisissa laitoksissa, yömaisemavalaistusjärjestelmissä ja aurinkotiloilla.

(4) Muita valodiodien sovelluksia ovat:

•Valodiodia käytetään valotunnistimena. Koska siinä oleva virta on verrannollinen valon voimakkuuteen, sitä käytetään myös valon voimakkuuden mittaamiseen.

•Savuilmaisimien valodiodeja voidaan käyttää savun ja tulen havaitsemiseen.

•Photodiodit ja LED-valot yhdistetään optisten isolaattorien ja optisten kytkimien muodostamiseksi

•Käytetään aurinkokennoina aurinkopaneeleissa

•Käytetään viivakoodinlukijassa, merkintunnistuksessa

•Esteentunnistusjärjestelmät,

•Voidaan käyttää tulostimien sivun läsnäolo- ja sivulaskurina

•Läheisyyden havaitsemiseen oksimetri

•Sitä käytetään myös optisissa koodereissa ja dekoodereissa

•Optinen tiedonsiirto, joka perustuu valokuituviestintään

•Asentotunnistin

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, ota rohkeasti yhteyttä. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitettamme tarjota asiakkaillemme korkeaa laatua, edullisia hintoja ja parasta palvelua.