Điốt quang là gì? Những nguyên lý, đặc trưng và chế độ hoạt động
Chất bán dẫn là gì? Có những loại chất bán dẫn nào?
Pin mặt trời là gì? Nguyên lý chế tạo và ứng dụng trong cuộc sống
1. Điốt quang là gì?
Điốt quang hay Photodiode là một loại điốt bán dẫn thực hiện chuyển đổi photon thành điện tích theo hiệu ứng quang điện.
Các photon có thể là ở vùng phổ ánh sáng nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại tia X tia gamma Khi photon xâm nhập lớp hoạt động của photodiode là tiếp giáp p-n hoặc cấu trúc PIN, sẽ tạo ra điện tích làm phát sinh dòng điện. Tùy theo cách thức chế tạo, mà dòng điện này nhỏ và photodiode dùng làm cảm biến photon, hay dòng điện đủ lớn để làm nguồn điện như trong pin Mặt Trời
điốt quang là loại điốt bán dẫn
Cảm biến photodiode có ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử, đặc biệt là các thiết bị đo đạc, giám sát, truyền dẫn thông tin điều khiển Chúng được chế tạo từ dạng đơn lẻ để cảm biến trạng thái nào đó như giấy trong khay của máy in còn hết, đến dạng tích hợp mảng lớn (Array) như cảm biến ảnh với hàng triệu phần tử như cảm biến CCD.
2. Nguyên lý hoạt động
Photodiode được làm bằng một số chất bán dẫn, và vùng phổ ánh sáng làm việc. Phạm vi của ánh sáng nhìn thấy là từ 380 nm đến 780 nm.
Photodiode có cấu trúc lớp hoạt động là tiếp giáp p-n, loại mới hơn thì là cấu trúc PIN. Khi photon có năng lượng đủ lớn xâm nhập lớp hoạt động này sẽ bị hấp thụ, và theo hiệu ứng quang điện tạo ra cặp điện tử-lỗ trống.
điốt quang ứng dụng trong sản xuất đèn chiếu sáng
Hiệu ứng quang điện là hiện tượng gắn liền với chất bán dẫn nên khi chế các linh kiện không hoạt động với photon thì phải bố trí che ánh sáng đi. Các che chắn không phải là tuyệt hoàn hảo, nên máy điện tử có thể lỗi hoặc hỏng khi vào vùng nhiễu cao, chẳng hạn vùng chiếu tia X, tia gamma mạnh hay trong vũ trụ
3. Các đặc trưng hoạt động
Hiệu suất: Là tỷ số công suất dòng quang điện tạo ra với quang thông, biểu diễn A/W.
Đáp tuyến phổ chi tiết thì phản ánh ở hiệu suất lượng tử của photodiode cho từng bước sóng photon, và nó không đồng đều. Chất liệu và công nghệ cho ra các vùng phổ làm việc của photodiode khác nhau.
Dòng tối: Là dòng dò của điốt nói chung, vận dụng vào photodiode là dòng điện khi không có ánh sáng chiếu vào.
Đáp ứng thời gian: Phản ánh mức độ dòng quang điện bắt kịp thay đổi quang thông, và có thể xác định theo quy tắc Ramo.
Điốt phát quang bước đột phá trong công nghệ ánh sáng
4. Các chế độ hoạt động
Chế độ quang điện: Photodiode quang điện làm việc không đặt thiên áp, dòng quang điện được ánh sáng tạo ra và có thể dùng làm nguồn cấp điện. Các pin mặt trời hoạt động ở chế độ này.
Chế độ quang dẫn: Photodiode quang dẫn làm việc có đặt thiên áp ngược. Thiên áp ngược làm mở rộng vùng nghèo, tăng dòng dò, tăng tiếng ồn và giảm điện dung tiếp giáp, nhưng không tác động đến dòng quang điện.
Chế độ tuyết lở: Làm việc với thiên áp ngược đủ lớn, dẫn đến khi photon tạo cặp điện tử-lỗ trống xảy ra thì sự tăng tốc do điện trường đủ mạnh sẽ kích thích vụ tạo cặp khác theo dạng sự cố sạt lở tuyết. Nó làm tăng độ khuếch đại và đặc trưng đáp ứng với sự kiện.
- Tại sao chúng ta nghe âm thanh rõ hơn khi trời lạnh, mưa hoặc có... (Thứ tư, 21:11:00 25/11/2020)
- 1001 thắc mắc: Tầng khí quyển trong suốt sao nhìn bầu trời... (Chủ nhật, 19:30:09 02/08/2020)
- Liệu vật chất tối có phải nguyên nhân khiến khủng long tuyệt... (Thứ bảy, 18:30:00 01/08/2020)
- Sự cố và tác hại gây ra bởi tĩnh điện và các biện pháp... (Thứ sáu, 07:00:08 31/07/2020)
- Chứng minh sự tồn tại của ánh sáng siêu lỏng (Thứ năm, 15:53:00 08/03/2018)
- MIT đột phá về chip lượng tử ánh sáng (Thứ năm, 14:32:04 08/03/2018)
- Vật lý lượng tử có thể chứng minh có kiếp sau? (Thứ tư, 09:57:04 07/03/2018)
- Vật lý lượng tử chứng minh được "cõi âm" tồn tại (Thứ Ba, 16:04:09 06/03/2018)
- Giả lập các hiện tượng vật lý phức tạp trong vật lý... (Thứ sáu, 16:38:01 02/03/2018)
- Các nhà vật lý ép ánh sáng đến giới hạn lượng tử (Thứ sáu, 16:33:09 02/03/2018)
- Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ngưng gội đầu trong vòng một năm?
- 7 thảm họa thiên nhiên có thể sắp xảy ra
- Sự thật về chế độ máy bay và 20 bí mật về điện thoại của bạn
- 7 bí ẩn trên Trái đất đã khiến khoa học đau đầu cả nghìn năm qua mà vẫn chưa có lời giải
- Các nhà thiên văn học bó tay trước sự tồn tại của hành tinh này
-
Cơ hội hiếm hoi quan sát hành tinh màu xanh da trời vài ngày tới
Thứ tư, 20:00:02 20/01/2021
-
EU cho hay: "Sâu bột an toàn, người có thể ăn được"
Thứ Ba, 23:30:05 19/10/2021
-
Hệ sao kỳ quái chưa từng thấy cách Trái đất 1.800 năm ánh sáng
Thứ Ba, 22:50:08 19/01/2021
-
Loài người có thể đơn độc trong vũ trụ
Thứ Ba, 22:35:09 19/01/2021
-
Chuyện về con nhện đi săn nhện: Thạo binh pháp như "Gia Cát Lượng", đầy mưu hèn kế bẩn để săn mồi bằng mọi giá
Thứ Ba, 21:27:02 19/01/2021
-
Bức thư tiết lộ những năm cuối đời đầy đau đớn của Napoléon
Thứ năm, 21:35:05 14/01/2021
-
Tàu chở hàng SpaceX lần đầu tự động tách khỏi trạm ISS
Thứ năm, 21:16:04 14/01/2021
-
Phát hiện chuẩn tinh cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng
Thứ năm, 20:45:02 14/01/2021