Fotodiodi

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Fotodiodi
Fotodiodin symboli sähköopissa

Fotodiodi on valolle herkkä diodi, joka muuntaa valon sähköiseksi signaaliksi.[1] Pimeässä se toimii tavallisen diodin tapaan, mutta valon vaikutuksesta johtaa myös estosuuntaisena.

Estosuuntaan esijännitetyn puolijohdediodin pn-liitosrajapinta on tyhjä varauksenkuljettajista. Niinpä diodin läpi ei juuri kulje virtaa. Jos tähän puolijohteen tyhjennysalueeseen tulee valokvantti, joka absorboituu ja käyttää energiansa elektronin nostamiseen valenssivyöltä johtavuusvyöhön, syntyy vapaa varauksenkuljettaja, joka aiheuttaa sähkövirran diodin läpi. Näin diodin vuotovirta on suoraan verrannollinen valon fotonivuohon (intensiteettiin).

Jos diodin yli ei ole esijännitettä, synnyttävät valon generoimat varauksenkuljettajat diodin napoihin jännitteen. Diodin p-puoli (anodi) on positiivinen napa. Tällä tavoin käytettyä diodia kutsutaan myös valokennoksi tai aurinkoparistoksi.

Kaikki PN-liitokset ovat luonnostaan herkkiä valon vaikutukselle, mutta fotodiodeissa on järjestetty valon esteetön pääsy puolijohdepinnalle pienen linssin kautta, joka keskittää valon rajapintaan.

Fotodiodeista käytetään myös nimitystä valodiodi,[2] mutta tätä nimitystä käytetään toisinaan arkisesti myös ledeistä (engl. Light Emiting Diode) eli hohtodiodeista, eli valoa emittoivista diodeista.

Fotodiodeja voidaan käyttää esimerkiksi havaitsemaan savua optisissa palovaroittimissa.

Piifotodiodin spektrivaste[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuvaillaan piifotodiodit, joiden spektrivaste on määritetty. Tätä varten hyödynnetään nykyaikaisia mikrokoneistustekniikoita yleisesti sekä erityisesti kahta integroitujen piifotodiodiodien ominaisuutta. Ensinnäkin hyödynnetään absorptiokertoimen aallonpituusriippuvuutta. Toiseksi hyödynnetään sitä, että pn-liitoksessa oleva monikerroksinen interferenssisuodatin kehitetään piikiekkoa työstämällä. Piin kompleksinen taitekerroin, n * = n - jk, on aallonpituusriippuvainen spektrin huomattavassa osassa, koska 1,12 eV:n epäsuora kaistaleväli ja 3,4 eV:n suora siirtymä ovat mahdollisia, minkä vuoksi materiaali absorboi voimakkaasti UV-säteilyä ja toimii käytännössä läpinäkyvän materiaalin tavoin yli 800 nm:n aallonpituuksilla. Tämän mekanismin ansiosta voidaan suunnitella väriantureita ja myös fotodiodeja, joilla on erottelukykyinen vaste IR- tai UV-alueella. Tapahtumavalon läpäisy ohuiden kalvojen pintapinolla tilavuuspiihin riippuu aallonpituudesta. Tarvittava yhteensopivuus tavanomaisten mikroelektronisten prosessien kanssa piissä rajoittaa ihanteellisten materiaalien valikoiman piiyhteensopiviin materiaaleihin, joita perinteisesti käytetään integroitujen piirien valmistuksessa. Tarkat tiedot: kiteinen Si, termisesti kasvatettu SiO2, LPCVD-polysilicon, pii nitridi (alhainen tappio ja stoikiometrinen) ja oksidit (LTO, PSG, BSG, BPSG), PECVD oksinitridit sekä ohut kalvo metallien annetaan lisätä ennustava laatu simuloinnin. Täydellistä mikrospektrometriä varten diffuusiokomponentin valmistukseen käytetään yleensä mikrokoneistustoimia. Esitetään Fabry-Perot'n ritilään tai etaloniin perustuvia laitteita, jotka toimivat näkyvän tai infrapunan spektrialueella.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Juha Aaltonen, Seppo Kousa & Jyrki Stor-Pellinen: Elektroniikan perusteet, s. 68. Limes ry, 1999. ISBN 9517451822.
  2. Valodiodi Tepa termipankki. 2.2.2022. Viitattu 15.3.2022.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]


Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.