職場に座っているときに、突然敷地内で煙を感じたらどうしますか? 現在、煙感知器はこれをすぐに通知し、潜在的なリスクからも守ることができます。 では、煙感知器がこのような仕事をするのはなぜでしょうか? フォトダイオード！ 待ってください、フォトダイオードについてすべてを理解できるほどの物理学の知識がないのですか?

まあ、これは私たちにとってまったく問題ではありません! この記事では、フォトダイオードの重要な側面をすべて説明します。 始めましょう！

まず、フォトダイオードは光エネルギーを電流に変換する小さなデバイスです。 これらには、ほとんどの場合、P 側と N 側と呼ばれる 2 つの角があります。 P側をバッテリーのマイナス接点に接続する必要があり、N側はプラス側に接続します。

したがって、ほんの少量の太陽光がフォトダイオードに当たると、数秒で電流に変化します。

フォトダイオード回路とは何ですか?

フォトダイオードは、光を捉えてユースケースに応じて電流と電圧に変化する光検出器と同様に機能します。 現在、フォトダイオードが大きい場合、一般に応答が遅くなります。

これは、フォトダイオードの表面積が大きいと望ましい結果が得られないことを意味します。

。 これらは半導体ダイオードに似ていると考えることもできますが、太陽光から電流と電圧を生成する場合は例外です。

フォトダイオード回路の接合部

フォトダイオードで使用される接合には次の 2 種類があります。

• PINジャンクション
• PNジャンクション

フォトダイオード回路の構成要素

フォトダイオードにはさまざまなコンポーネントがあります。 これらには次のものが含まれます。

• レンズ
• 光学フィルター
• 半導体

いくつかの種類のフォトダイオードは発光ダイオードと同じであると考えているはずです。 そうですね、この 2 つの間にはいくつかの類似点があるので、この時点で議論する必要があります。 これらのダイオードは両方とも、端に 2 つの接合を含んでいます。 1 つは小さいカソードで、もう 1 つは大きいサイズのアノードです。

• 順バイアス: 条件が順バイアスの場合、電流は従来型であり、その方向はアノードからカソードになります。
• 逆バイアス: 一方、条件が逆バイアスの場合、電流はカソードからアノードに流れます。

フォトダイオード回路の種類

メーカーとユーザーのために、多種多様なフォトダイオードが存在します。 これらのフォトダイオードは、その機能と目的が異なります。 さまざまなタイプとさまざまな使用例。 これらのフォトダイオードの機能は常に同じです。 ただし、自分に適したフォトダイオードを入手するには、考慮しなければならないことがいくつかあります。

1. PNフォトダイオード回路

これは、史上初のタイプのフォトダイオードとして設計されており、さまざまな分野で広範囲に応用されています。
古いタイプなので性能に驚かれることはありません。
それは主にその枯渇領域内でその仕事を実行します。
ダイオードのサイズは、最新のダイオードと比較して非常に小さいです。
また、感度もあまり良くありません。

2. PINフォトダイオード回路

現在使用されている代表的なフォトダイオードの一つです。
その役割は、光を捉えてそこから光子を引き出すことです。 また、このダイオードには、この仕事をより効率的に行うための並列回路がありません。
P 端子と N 端子の間の面積が大きいため、このダイオードはより多くの太陽光を捕らえ、そこからより多くの光子を取り出すことができます。
このダイオードの静電容量ははるかに小さいため、同時にその性能が向上します。

3. アバランシェフォトダイオード回路

アバランシェフォトダイオードは、光が弱いときに使用すると効率的です。
このフォトダイオードの光子捕捉能力は優れており、それが優れた結果をもたらす理由です。
ただし、このフォトダイオードの欠点の 1 つはノイズがあるため、敏感な機械やその他の機器での使用にはあまり適していません。

4. ショットキーフォトダイオード回路

このダイオードの接合部のサイズは小さくなり、同時に静電容量も減少します。
静電容量が小さいため、高速での性能が向上します。
このようなフォトダイオードは、光ファイバーなどの光通信の効率を向上させるために不可欠です。
これは、より高い帯域幅で作業する必要がある場合にも役立ちます。

自分にとって最適なフォトダイオード回路を選択するにはどうすればよいですか?

これまでのところ、すべてのフォトダイオードには独自の使用例と仕様があることは明らかです。 ただし、この目的に役立つ要素がいくつかあるため、これらを混同する必要はありません。 プロジェクトに最適なフォトダイオードを選択する方法は次のとおりです。

• フォトダイオードはどのくらいのノイズを生成しますか?
  フォトダイオードの波長は何ですか?
• 注目しているフォトダイオードの逆バイアス制約を確認してください
• フォトダイオードのゲインは何ですか?
• フォトダイオードは反応しますか?
• フォトダイオードは量子効率をサポートしていますか?
• フォトダイオードの通過時間はどれくらいですか?

フォトダイオード回路の動作モード

フォトダイオードには 3 つの基本的な動作モードがあります。 これらには次のものが含まれます。

• 太陽光発電モード: ゼロバイアス モードとも呼びます。 電圧を生成する軽量化されたフォトダイオードがあります。 ダイナミックレンジがわずかであり、非線形電圧はまったく必要ありません。
• 光導電モード: このモードに必要なフォトダイオードのタイプは、逆バイアス条件で動作します。 電圧は空乏領域の厚さを改善する役割を果たします。 このため、静電容量とともに応答時間も短くなります。 したがって、これは太陽光発電モードよりもはるかに高速です。 ただし、騒音が大きいため、多くの用途には適さない可能性があります。
• アバランシェ ダイオード モード: アバランシェ ダイオードが動作するには、高い逆バイアス条件が必要です。 このモードの機能は次のようになります。 すべての正孔の雪崩の数が増幅されます。 その結果、フォトダイオードのゲインが増加し、応答が徐々に向上します。

フォトダイオード回路のメリット

フォトダイオードの利点について知りたいですか? まあ、これらは少なくありません!

• フォトダイオードは、必要な場合に効率的に抵抗を低減します。
• これらは、特定の目的で重要な高速速度に対して信頼性があります。
• エレクトロニクス。
• これらはより長寿命です。
• フォトダイオードのスペクトル応答も優れています。
• フォトダイオードはあまり電圧を消費しません。
• これらは耐久性があり、耐久性があり、まったく重くありません。
• フォトダイオードは光に対する感度が非常に高いため、いくつかの光検出デバイスにとって効率的です。
• 暗電流の発生を少なくすることは重要です。
• 必要に応じて優れた量子周波数を提供します。
• タイプによってはメカニカルノイズが少ないものもあり、それは良いことです。

フォトダイオード回路のデメリット

フォトダイオードの欠点を正直に見てみましょう。

• これらは温度の安定化に関して信頼できません。
• 電流は回路全体を動作させるのに十分ではありません。
• 太陽光を閉じ込める活動領域は、通常、サイズが小さくなります。
• 一部のタイプは光に敏感で、貧弱です。
• フォトダイオードが適切に動作するには、最適な温度が重要です。
• フォトダイオードはオフセット電圧を使用するため、さまざまな作業が複雑になる可能性があります。

フォトダイオード回路の応用例

• 最初に、フォトダイオードの一般的なアプリケーションについて説明します。 これらは、光伝導体、光電子増倍管、および光検出デバイスです。
• CD プレーヤー、テレビ、煙感知器、ラジオ、時計、カメラの露出計、さらには街灯などの家電製品でもフォトダイオードが使用されています。
• 線形応答光伝導体は科学の分野にとって非常に重要です。
• 医療分野でもフォトダイオードが活用されており、モニターや断層撮影装置などの医療機器にもフォトダイオードが含まれています。
• 光通信も光の調整のためにこのようなフォトダイオードがなければ成り立ちません。