Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt động Cấu Trúc PIN Photodiode (điốt ...

Trang chủ » Nguyên Lý Photodiode » Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt động Cấu Trúc PIN Photodiode (điốt ...

Có thể bạn quan tâm

Skip to content

Cấu trúc PIN Photodiode (cấu trúc PIN của điốt quang) là một cấu trúc mới của Photodiode, trong bài này trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cấu trúc mới này của Photodiode

Cấu trúc PIN Photodiode

  • Một tiếp giáp gồm 2 bán dẫn tốt là P+ và N+ làm nền, ở giữa có một lớp mỏng bán dẫn yếu loại N hay một lớp tự dẫn I (Intrisic).
  • Trên bề mặt của lớp bán dẫn P+ là một điện cực vòng (ở giữa để cho ánh sáng thâm nhập vào miền I).
  • Đồng thời trên lớp bán dẫn P+ có phủ một lớp mỏng chất chống phản xạ để tránh tổn hao ánh sáng vào.
  • Điện áp phân cực ngược để cho dio de không có dòng điện (chỉ có thể có một dòng ngược rất nhỏ, gọi là dòng điện tối).
Sơ đồ PIN Photodiode
Sơ đồ PIN Photodiode
Cấu trúc PIN Photodiode
Cấu trúc PIN Photodiode

Khi các photon đi vào lớp P+ có mức năng lượng lớn hơn độ rộng của dải cấm, sẽ sinh ra trong miền P+, I, N+ của PIN-Photodiode các cặp điện tử và lỗ trống (chủ yếu ở lớp I).

Các điện tử và lỗ trống trong miền I vừa được sinh ra bị điện trường mạnh hút về hai phía (điện tử về phía N+ vì có điện áp dương, lỗ trống về miền P+ vì có điện áp âm).

Mặt khác, các điện tử mới sinh ra trong miền P+ khuếch tán sang miền I nhờ gradien mật độ tại tiếp giáp P+I, rồi chạy về phía N+ vì có điện áp dương và lỗ trống mới sinh ra trong miền N+ khuếch tán sang miền I nhờ gradien mật độ tại tiếp giáp N+I, rồi chạy về phía về miền P+ vì có điện áp âm.

READ Điện trở

Tất cả các phần tử này sinh ra ở mạch ngoài của PIN-Photodiode một dòng điện và trên tải một điện áp.

Có một số điện tử và lỗ trống không tham gia vào quá trình tạo ra dòng điện ngoài, vì chúng được sinh ra ở miền P+ và N+ ở cách xa các lớp tiếp giáp P+I và N+I không được khuếch tán vào miền I (do ở khoảng cách xa hơn độ dài khuếch tán của động tử thiểu số), nên chíng lại tái hợp với nhau ngay trong các miền P+ và N+.

Trong trường hợp lý tưởng, mỗi photon chiếu vào PIN-Photodiode sẽ sinh ra một cặp điện tử và lỗ trống và giá trị trung bình của dòng điện ra tỷ lệ với công suất chiếu vào. Nhưng thực tế không phải như vậy, vì một phần ánh sáng bị tổn thất do phản xạ bề mặt.

Khả năng thâm nhập của ánh sáng vào các lớp bán dẫn thay đổi theo bước sóng. Vì vậy, lớp P+ không được quá dầy. Miền I càng dầy thì hiệu suất lượng tử càng lớn, vì xác suất tạo ra các cặp điện tử và lỗ trống tăng lên theo độ dầy của miền này và do đó các photon có nhiều khả năng tiếp xúc với các nguyên tử hơn. Tuy nhiên, trong truyền dẫn số độ dài của xung ánh sáng đưa vào phải đủ lớn hơn thời gian trôi Td cần thiết để các phần tử mang điện chạy qua vùng trôi có độ rộng d của miền I. Do đó, d không được lớn quá vì như thế tốc độ bit sẽ bị giảm đi.

READ Các đặc tính cơ bản ắc quy mà bạn nên biết

Khi bước sóng ánh sáng tăng thì khả năng đi qua bán dẫn cũng tăng lên, ánh sáng có thể đi qua bán dẫn mà không tạo ra các cặp điện tử và lỗ trống. Do đó, với các vật liệu phải có một bước sóng tới hạn.

LIÊN QUAN

Cách kiểm tra MOSFET, FET còn sống hay chết
Bảng tra các thông số Thyristor
Varistor hay Tụ chống sét là gì?
Chất bán dẫn là gì ?
Hướng dẫn Mạch điều khiển Led Cầu Thang thông minh
Bảng tra Varistor phần tử bảo vệ quá áp
Cách đọc trị số và ý nghĩa tụ điện
Top 10+ IC ổn áp tuyến tính điện áp tốt nhất thông dụng nhất
BÀI VIẾT
  • Pin Lithium 3 Volt CR-V3 (LB01, CRV3) mã pin tương đương Chức năng bình luận bị tắt ở Pin Lithium 3 Volt CR-V3 (LB01, CRV3) mã pin tương đương
  • Mẫu pin thay thế 344 (SR1136SW) Chức năng bình luận bị tắt ở Mẫu pin thay thế 344 (SR1136SW)
  • Những bản độ đẹp nhất xe VF3 Chức năng bình luận bị tắt ở Những bản độ đẹp nhất xe VF3

Từ khóa » Nguyên Lý Photodiode