fotodiodos de silício. Data de referência

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Os fotodiodos de silício destinam-se ao uso como receptores de radiação infravermelha em sensores ópticos. Eles são usados em sistemas de automação fotoelétrica, dispositivos de medição de temperatura sem contato, equipamentos de computação e medição, equipamentos controlados por software operando em comprimentos de onda de radiação na faixa de 0,5...1,12 mícrons. O verdadeiro receptor do fotodiodo é sua junção pn. Sob a influência da radiação, a característica corrente-tensão da transição muda significativamente.

Os fotodiodos podem conter um elemento fotossensível, dois (FD-20-Z0K), quatro (FD-19KK) ou mais. O campo fotossensível do fotodiodo FD-246 é dividido em 12 (ou 64) elementos. Isto permite que o sinal de saída seja gravado em um código Gray de seis bits. A forma geométrica e as dimensões dos elementos também podem ser diferentes.

O fotodiodo FD-K-227 usa um cone de imersão como janela de entrada, enquanto o FD-252 e o FD-252-1 usam um guia de luz. A janela de entrada do dispositivo FD-20 Z0K não possui “vidro” protetor transparente.

Os fotodiodos são produzidos em caixas seladas de metal-vidro de vários designs. O terminal positivo do dispositivo é marcado com um ponto de cor contrastante no corpo ou com um pedaço de tubo de PVC colorido no terminal do fio. Se não houver rótulos, a saída mais longa será positiva.

Os dispositivos operam em dois modos elétricos – com polarização externa e sem polarização. No primeiro deles, o fotodiodo proporciona alta sensibilidade monocromática de corrente, no segundo - alta detectividade.

As principais dimensões, pinagem e características de sensibilidade espectral dos fotodiodos de silício são apresentadas na Fig. 1-23.

Fotodiodos de silício

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As principais características técnicas dos dispositivos estão resumidas na tabela. 1. Traços na tabela significam que os parâmetros riscados do dispositivo correspondente não estão padronizados de acordo com as especificações técnicas.

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Parâmetros básicos, suas dimensões e definições (de acordo com GOST 21934-83)

Região de sensibilidade espectral, µm - o intervalo de comprimento de onda da característica espectral em que a sensibilidade do receptor de radiação excede 10% do valor máximo.

Comprimento de onda de sensibilidade espectral máxima, µm - comprimento de onda correspondente ao máximo da característica de sensibilidade espectral.

Tensão operacional. V é uma tensão constante aplicada ao receptor, na qual os valores nominais dos parâmetros são garantidos durante a operação de longo prazo.

Corrente Tempo, A - corrente que flui através do receptor de radiação a uma determinada voltagem na ausência de fluxo de radiação.

Fotocorrente (corrente de fotossinal), A - corrente que flui através do receptor a uma determinada tensão através dele, devido à influência do fluxo de radiação.

Sensibilidade de corrente integral, A/lm - relação entre a fotocorrente e a potência do fluxo de radiação (de uma determinada composição espectral) que causou o aparecimento da fotocorrente.

Limite de sensibilidade, W - semelhante ao valor quadrado do primeiro harmônico do fluxo de medição modulado atuando no receptor com uma determinada distribuição espectral, na qual o valor quadrático médio do primeiro harmônico da tensão (corrente) do o fotossinal é igual ao valor quadrático médio da tensão de ruído (corrente) em uma determinada banda na radiação de frequência de modulação de fluxo.

Limite de sensibilidade em uma única banda de frequência, VgPc (ou lmlGHz) é o limite de sensibilidade do receptor de radiação, reduzido a uma única banda de frequência do amplificador.

Coeficiente de acoplamento fotoelétrico,% (ou unidades rel.) - a razão entre o valor da tensão (corrente) do sinal fotográfico de um elemento fotossensível não iluminado (não irradiado) localizado próximo ao iluminado (irradiado) e o valor da tensão ( corrente) do sinal fotográfico iluminado (para receptores de radiação multielementos).

Potência de detecção, W~' - o recíproco do limiar de sensibilidade.

Ângulo de visão plano (2c), graus. - o ângulo no plano normal ao elemento fotossensível entre as direções de incidência de um feixe de radiação paralelo, no qual a tensão (corrente) do fotossinal do receptor de radiação diminui para um determinado nível.

Na tabela 1, entre outros, existe um parâmetro “constante de tempo do receptor de radiação, s”, que está ausente no GOST 21934-83. Na norma departamental, este parâmetro é definido como o tempo desde o início da exposição do fotodetector a um pulso retangular de radiação óptica até o momento em que a tensão do fotosinal atinge um valor igual a 1 - 1/e do valor máximo (ver o livro de M. D. Aksenenko, M. Ya. Baranochnikova, Smolina O. V. Microelectronic photodetector devices. - M.: Energoatomizdat, 1984, p. 137).

A constante de tempo t determina o valor do limite superior da frequência de reprodução do sinal de pulso que modula o fluxo de radiação: Fв.rp° 1/2πт (se Т estiver em segundos, então a frequência Fв.rp está em hertz).

O fotodiodo FD-9K (Fig. 7, a) é produzido em duas modificações - com dimensões de elemento fotossensível de 4,4x4,4 mm ou 5,6x5,6 mm. O campo de trabalho do dispositivo FD-20-ZZK (Fig. 15, a) é composto por dois pares de elementos fotossensíveis com dimensões de 0,3x1,4 mm e 0,4x1,4 mm.

Os dispositivos FD-246 são alojados em uma caixa metálica unificada (Fig. 20) com o número de pinos correspondente ao número de elementos fotossensíveis. Os terminais dos fotodiodos FD-7K, FD-9K, FD-17K, FD-18K, FD-24K são feitos em forma de pétalas planas com orifício para soldagem de condutores. Para fotodiodos FD-6K, FD-8K, FD-10K, FD-21-KP, FD-23K, FD-25K, FD-26K, FD-27K, FD-28KP, FD-K-155, FD-K- 227, cabos flexíveis multifios FD-256.

Os fotodiodos FD-11 (Fig. 8) são produzidos com cabos flexíveis multifios e de fio único. Os fotodiodos FDK-1 e FDK-1 na (Fig. 1) possuem um terminal positivo feito de dois fios. Alguns tipos de dispositivos (por exemplo, FD-28KP. Fig. 17, a) possuem uma saída adicional da caixa da tela.

Nos gráficos de características espectrais, a zona de dispersão tecnológica está sombreada.

Os fotodiodos de silício são capazes de operar dentro de uma ampla gama de parâmetros operacionais. Os valores desses parâmetros são apresentados na tabela. 2.

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Concluindo, notamos que durante a produção em série dos dispositivos, muitas alterações e esclarecimentos são feitos na documentação técnica quanto às características elétricas e modos de operação. Portanto, as informações acima devem ser utilizadas para pré-selecionar um dispositivo de um tipo ou de outro, após o que é necessário consultar as especificações técnicas do mesmo.

Literatura

Aksenenko M. D., Baranochnikov M. L. Receptores de radiação óptica. Diretório. - M.: Rádio e comunicação, 1987.
Aksenenko M, D., Baranochnikov M. L., Smolin O. V. Microelectronic photodetectors - M.: Energoatomizdat. 1984.
GOST 17772-79. Receptores de radiação e dispositivos receptores fotoelétricos semicondutores

Autor: L. Lomakin, Moscou

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