الثنائيات الضوئية (PHOTODIODES)

الثنائيات الضوئية (PHOTODIODES)
وهي عبارة عن ثنائيات وصلة من مادتين شبه موصلة احداهما موجبة (p-type) والاخرى سالبة (n-type) حيث يتم امتصاص الضوء في منطقة الوصلة المتكونة بينهما.
تحسب قيمة التير الكلي المتولد في الوصلة كالاتي:


حيث Va الفولتية المسلطة على طرفي الكاشف و Is تيار الاشباع.
اما التيار المتولد نتيجة الضوء الساقط على الكاشف فانها تحسب كالاتي:

مثال: احسب قيمة التيار الضوئي والتيار الكلي المتولد في كاشف ثنائي الوصلة عند الطول الموجي (0.85µm) اذا علمت ان الكفاءة الكمية (50%) والقدرة الضوئية الساقطة (1mW) والفولتية التي يعمل بها الكاشف (0.1mV) عند درجة حرارة الغرفة.


كواشف PIN الضوئية
تتالف هذه الكواشف من ثلاث مناطق متجاورة (سالبة-نقية-موجبة) في الشكل الاتي:

تحسب الكفاءة الكمية لكواشف PIN كالاتي:

حيث al و aN معامل الامتصاص في المنطقتين النقية (الذاتية) والسالبة من التركيب, W1 عرض المنطقة النقية (الذاتية) و WN عرض منطقة النضوب مابين المنطقة السالبة والمنطقة النقية (الذاتية).
مثال: احسب الكفاءة الكمية لكاشف ضوئي نوع PIN اذا علمت ان انعكاسية السطح (50%) وقيمة معامل امتصاص المنطقة السالبة (105m-1) ومعامل امتصاص المنطقة النقية (الذاتية) (4×105m-1) وعرض المنطقة النقية (الذاتية) (3µm) وعرض منطقة النضوب ما بين المنطقة السالبة والمنطقة النقية (1µm).
الحل:


الاستجابة الترددية (Frequency Response)
تحسب الاستجابة الترددية (f3Db) كالاتي:

حيث T زمن عبور الالكترونات ويحسب كالاتي:

حيث Ld الطول الكلي لمنطقة النضوب و vn السرعة الانجرافية للالكترونات.

مثال:احسب الاستجابة الترددية لكاشف ضوئي نوع PIN اذا كانت السرعة الحرارية للالكترونات (3×105m/s) والطول الكلي لمنطقة النضوب (30µm).
نحسب اولا زمن عبور الالكترونات كالاتي:


ثم نحسب الاستجابة الترددية كالاتي: