فتو دیود چیست

[bazaarbarghir 1]

فتو دیود

فتو-دیودها به طور گسترده در صنایع الکترونیکی و نواحی مختلف از دتکتورهای موجود در سی دی پلیرها تا سیستم های نوری مخابرات راه دور با پهنای باند وسیع، مورد استفاده قرار می گیرند.

موفقیت تکنولوژی فتو-دیود مدیون سادگی در ساختار و قیمت ارزان آن می باشد. با این وجود سرعت های حدود 30 گیگا هرتز و بالاتر از آن در تکنولوژی های اخیر فتو-دیود گزارش شده اند، که نشان دهنده ی پیشرفت تکنولوژی در این زمینه است.

تاریخچه ی توسعه ی فتو-دیود

توسعه ی تکنولوژی فتو-دیود ناشی از توسعه و گسترش دیودهای پیوندی PN ابتدایی است که به طور جدی در دهه ی1940 آغاز شد. کاربردهایی برای استفاده از دیودهای پیوندی PN مطرح شد که فراتر از استفاده ی ابتدایی از آن ها به منظور یکسو سازی سیگنال ها بود. محققان به این نتیجه رسیدند که از آن ها می توان برای بسیاری از کاربردهای فتونیک مانند فتو-دیودها، سلول های خورشیدی و کاربردهای انتشار نور استفاده نمود.

تکنولوژی فتو-دیود در دهه ی 1950 بازنگری شد و در بخش دوم از این دهه فتو-دیودهای PN توسعه یافتند. جذب نور در ناحیه ی تخلیه ی عریض در ساختار PIN برای اولین بار در مقاله ای که توسط گارتنر در سال 1959 منتشر شد، مورد بررسی قرار گرفت. گرچه سیلیکون ماده ی مورد علاقه برای استفاده در فتو-دیودها است ولی ژرمانیوم نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد، و استفاده از آن برای اولین بار در سال 1962 توسط ریش (Riesz) نشان داده شد.

در حالی که تکنولوژی فتو-دیود PN وسیع ترین الگوی مورد استفاده برای دیودها شده است، انواع دیگر مانند دیود بهمنی نیز مطرح شده اند. اولین قدم در این مسیر در سال 1953 توسط مک-آفی و مک-کای برداشته شد که مفهوم ضرب بهمنی را نشان دادند و کارهای بعدی روی فتو-دیودهای بهمنی در سال 1963 و بعد از آن انجام شد.

همچنین فرم دیگری از فتو-دیود به نام فتو-دیودهای شاتکی نشان داده شده است. به نظر می رسد اولین تحقیقات روی نقطه ی اتصال فتو-دتکتورها در سال 1963 و سال های بعد انجام شد و دیودهای بعدی با استفاده از غشاهای فلزی تبخیر شده، مورد مطالعه قرار گرفتند.

انواع فتو-دیود
گرچه عبارت فتو-دیود به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، انواع مختلفی از تکنولوژی های فتو-دیود وجود دارد که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. از آنجایی که خواص متفاوتی دارند، تکنولوژی های مختلف فتو-دیود در نواحی مختلف به کار می روند.

فتو-دیود PIN

این نوع از فتو-دیود از نوع پرکاربردترین فتو-دیودهایی است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه PIN یا فتو-دیود p-i-n اولین نوع فتو-دیودی نیست که مورد استفاده قرار می گیرد، فوتون های نور را به طور موثرتری نسبت به فتو-دیودهای استاندارد PN جمع می کند، و همچنین ظرفیت خازنی پائین تری دارد.

فتو-دیود PN

فتو-دیود PN اولین فتو-دیودی است که توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفت. امروزه به اندازه ی سایر انواع فتو-دیود که پارامترهای عملکردی بهتری دارند، مورد استفاده قرار نمی گیرد. با این اوصاف هنوز هم در بعضی موارد استفاده می شود.

 فتو-دیود بهمنی

تکنولوژی فتو-دیود بهمنی در نواحی کم نور استفاده می شود. فتو-دیودهای بهمنی دارای بهره ی بسیار بالایی هستند، ولی بر خلاف این مسئله دارای نویز بالایی نیز می باشد. از این رو این تکنولوژی جهت استفاده در همه ی کاربردها مناسب نمی باشد.

فتو-دیود شاتکی

همان طور که از نامش پیداست، تکنولوژی فتو-دیود شاتکی برمبنای دیود شاتکی است. از دیدگاه ظرفیت خازنی کوچک دیود دارای ظرفیت سرعت بالایی بوده و در سیستم های مخابراتی با پهنای باند وسیع استفاده می شود.

مبانی فتو-دیود

گرچه انواع مختلف فتو-دیود به صورت های کم و بیش متفاوتی کار می کنند، با این وجود مبنای عملکرد همه ی آن ها یکسان است.

انرژی نوری می تواند به صورت فوتون ها یا بسته های نوری در نظر گرفته شود. وقتی که یک فوتون با انرژی کافی وارد ناحیه ی تخلیه ی دیود نیمه هادی می شود، می تواند به یک اتم ضربه ای با انرژی کافی وارد کند تا یک الکترون از ساختار اتمی آن آزاد شود. این مسئله باعث ایجاد یک الکترون آزاد و یک حفره می شود (منظور از حفره یک اتم با فضای خالی برای یک الکترون می باشد). الکترون دارای بار الکتریکی منفی و حفره دارای بار الکتریکی مثبت است.الکترون ها و حفره ها می توانند آزاد باقی بمانند یا امکان دارد الکترون های دیگر با حفره ها ترکیب شده و در شبکه ی کریستال تشکیل یک اتم کامل بدهند. به هر حال این امکان وجود دارد که الکترون ها و حفره ها آزاد باقی بمانند و به وسیله ی میدان خارجی از ناحیه ی تخلیه کنار گذاشته شوند. در این روش از منظر جریان دیود تغییر خواهد کرد و یک جریان نوری تولید می شود.لینک مقاله