up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله ديود نوري PDF
QR code - ديود نوري

ديود نوري

قطعات دو پايانه طراحي شده براي پاسخ به جذب فوتون ، ديودهاي نوري ناميده مي‌شوند. از اين قطعات پيوندي براي بهبودي سرعت پاسخ و حساسيت آشکارسازهاي نوري يا تابش‌هاي پرانرژي استفاده مي‌شود. بيشترين کاربرد آنها در مخابرات نوري و باتري‌هاي خورشيدي است.
ديد کلي
قطعات دو پايانه طراحي شده براي پاسخ به جذب فوتون ، ديودهاي نوري ناميده مي‌شوند. برخي از ديودهاي نوري سرعت پاسخ و حساسيت بسيار بالايي دارند. از آنجايي که ‌الکترونيک نوين علاوه بر سيگنالهاي الکتريکي اغلب داراي سيگنالهاي نوري نيز مي‌باشد، ديودهاي نوري نقش مهمي ‌را به عنوان قطعات الکترونيک ايفا مي‌کنند. غالبا از قطعات پيوندي براي بهبودي سرعت پاسخ و حساسيت آشکارسازهاي نوري يا تابشهاي پر انرژي استفاده مي‌شود.
ولتاژ و جريان در يک پيوند نور تابيده
رانش حاملين بار اقليت در دو سر يک پيوند توليد جريان مي‌کنند، بويژه حاملين بار توليد شده در ناحيه تهي w توسط ميدان پيوند جدا شده ‌الکترونها در ناحيه n و حفره‌ها در ناحيه p جمع مي‌شوند. همچنين حاملين بار اقليت که به صورت گرمايي در فاصله يک طول نفوذ از طرفين پيوند توليد مي‌شوند، به ناحيه تهي نفوذ کرده و توسط ميدان الکتريکي به طرف ديگر جاروب مي‌شوند. اگر پيوند بطور يکنواخت توسط فوتون‌هاي با انرژي hv>Eg تحت تابش قرار گيرد، يک نرخ توليد اضافي در اين جريان مشارکت مي‌کند و ولتاژ مستقيم در هر دو سر يک پيوند نور تابيده به نام پديده فوتوولتائيک ايجاد مي‌شود.
باتريهاي خورشيدي
امروزه براي تأمين توان الکتريکي مورد نياز بسياري از ماهواره‌هاي فضايي از آرايه‌هاي باتري خورشيدي از نوع پيوندي p-n استفاده مي‌شود. باتريهاي خورشيدي مي‌توانند توان مورد نياز تجهيزات داخل يک ماهواره را در مدت زمان طولاني فراهم سازند. آرايه‌هاي پيوندي را مي‌توان در سطح ماهواره توزيع و يا اينکه در باله‌هاي باتري خورشيدي متصل به بدنه ‌اصلي ماهواره جا داد. براي بهره گيري از بيشترين مقدار انرژي نوري موجود ، لازم است که باتري خورشيدي داراي پيوندي با سطح مقطع بزرگ و در نزديکي سطح قطعه باشد. پيوند سطحي توسط نفوذ يا کاشت يون تشکيل شده و براي جلوگيري از انعکاس و نيز کاهش بازترکيب ، سطح آن با مواد مناسب پوشيده مي‌شود.
آشکارسازهاي نوري
يک چنين قطعه‌اي براي اندازه گيري سطوح روشنايي يا تبديل سيگنالهاي نوري متغير با زمان به سيگنالهاي الکتريکي وسيله‌اي مناسب است. در بيشتر آشکارسازهاي نوري سرعت پاسخ آشکارساز بسيار مهم است. مرحله نفوذ حاملين بار امري زمان‌بر است و بايد در صورت امکان حذف شود. پس مطلوب است که پهناي ناحيه تهي به ‌اندازه کافي بزرگ باشد تا اکثر فوتون‌ها به‌جاي نواحي خنثي n و p در درون ناحيه تهي جذب شوند. وقتي که يک EHP در ناحيه تهي بوجود آيد، ميدان الکتريکي ، الکترون را به طرف n و حفره را به طرف p مي‌کشد. چون اين رانش حاملين بار در زمان کوتاهي رخ مي‌دهد، پاسخ ديود نوري مي‌تواند بسيار سريع باشد. هنگامي ‌که حاملين بار عمدتا در ناحيه تهي w ايجاد شوند، به آشکارساز يک ديود نوري لايه تهي گفته مي‌شود. اگر w پهن باشد، اکثر فوتونهاي تابشي در ناحيه تهي جذب خواهند شد. w پهن منجر به کاهش ظرفيت پيوند شده و در نتيجه ثابت زماني مدار آشکارساز را کاهش مي‌دهد.
نحوه کنترل پهناي ناحيه تهي
روش مناسب براي کنترل پهناي ناحيه تهي ساختن يک آشکارساز نوري p-i-n است. ناحيه i مادامي که مقاومت ويژه زياد است، لزومي ‌ندارد که حقيقتا ذاتي باشد. مي‌توان آن را به روش رونشستي روي بستر نوع n رشد داد و ناحيه p را توسط نفوذ ايجاد کرد. هنگامي‌ که ‌اين قطعه در گرايش معکوس قرار مي‌گيرد، ولتاژ وارده تقريبا بطور کامل در دو سر ناحيه i ظاهر مي‌شود. براي آشکارسازي سيگنالهاي نوري ضعيف اغلب مناسب است که ديود نوري در ناحيه شکست بهمني مشخصه‌اش عمل کند.
نويز و پهناي باند آشکارسازهاي نوري
در سيستمهاي مخابرات نوري حساسيت آشکارسازهاي نوري و زمان پاسخ آنها بسيار مهم است. متاسفانه ‌اين دو ويژگي عموما با هم بهينه نمي‌شوند. مثلا در يک آشکارساز نوري بهره به نسبت طول عمر حاملين بار به زمان گذار وابسته ‌است. از سوي ديگر پاسخ فرکانسي نسبت عکس با طول عمر حاملين بار دارد. معمولا حاصلضرب بهره در پهناي باند را به عنوان ضريب شايستگي براي آشکارسازها ملاک قرار مي‌دهند. طراحي براي افزايش بهره سبب کاهش پهناي باند مي‌شود و برعکس ويژگي مهم ديگر آشکارسازها نسبت سيگنال به نويز است که مقدار اطلاعات مفيد در مقايسه با نويز در زمينه آشکارساز را نشان مي‌دهد. منبع اصلي نويز در نور رساناها نوسانات اتفاقي در جريان تاريک است. جريان نويز در تاريکي متناسب ، دما و رسانايي ماده ‌افزايش مي‌يابد. افزايش مقاومت تاريک همچنين بهره نور رسانا را افزايش داده و بالطبع باعث کاهش پهناي باند مي‌شود.
کاربرد ديود نوري
کاربرد باتريهاي خورشيدي محدود به فضاي دور نيست. حتي با تضعيف شدت تابش خورشيد توسط جو مي‌توان توسط اين باتريها توان مفيدي را براي کاربردهاي زميني بدست آورد. يک باتري خوش ساخت از سيليسيوم مي‌تواند داراي بازده خوب در تبديل انرژي الکتريکي باشد.

بعد از اختراع ليزر در سال 1960 ميلادي، ايده بكارگيري فيبر نوري براي انتقال اطلاعات شكل گرفت .خبر ساخت اولين فيبر نوري در سال 1966 همزمان در انگليس و ف ...

فيبر نوري يکي از محيط هاي انتقال داده با سرعت بالا است . از فيبر نوري در موارد متفاوتي نظير: شبکه هاي تلفن شهري و بين شهري ، شبکه هاي کامپيوتري و اينت ...

بعد از اختراع ليزر در سال 1960 ميلادي، ايده بكارگيري فيبر نوري براي انتقال اطلاعات شكل گرفت .خبر ساخت اولين فيبر نوري در سال 1966 همزمان در انگليس و ف ...

فيبرنوري يک موجبر استوانه‌اي از جنس شيشه يا پلاستيک که دو ناحيه مغزي و غلاف با ضريب شکست متفاوت و دو لايه پوششي اوليه و ثانويه پلاستيکي تشکيل شده است. ...

نيمه رساناها (Semi-Conductors) در زندگي ما و بهتر بگوييم در قدم گذاردن بشر به عصر ديجيتال و فيزيک و الکترونيک نوين؛ نقش تاريخي ايفا کرده اند. نيمه رسا ...

شارژر وسيله اي است که طبق اصول الکترونيک قدرت کار کرده و ولتاژ متناوب را به مستقيم تبديل مي نمايد . جريان مستقيم هميشه در يک مسير جاري مي شود ( هميشه ...

هرجا که صحبت از سيستم هاي جديد مخابراتي، سيستم هاي تلويزيون کابلي و اينترنت باشد، در مورد فيبر نوري هم چيزهايي مي شنويد. فيبرهاي نوري از شيشه شفاف و خ ...

نقاط کوانتومي يا نانوکريستال ها در دستهٔ نيمه رساناها جاي مي گيرند. نيمه رساناها اساس صنايع الکترونيک جديد هستند و در ابزارهايي مانند ديودهاي نوري و ...

دانلود نسخه PDF - ديود نوري