Tecnologia de Fotodiodo: Desenvolvimento, Símbolos, e Mais
O fotodiodo e o fotodetector podem utilizar uma variedade de tipos diferentes de diodo, cada um com sua própria tecnologia, vantagens e aplicações.
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Tutorial de Fotodiodos Inclui:
Tecnologia de Fotodiodos | Fotodiodos PN e PIN | Fotodiodo de Avalanche | Fotodiodo Schottky | Estruturas de Fotodiodos | Teoria de Fotodiodos
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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A tecnologia de fotodiodo tem muitas aplicações na indústria eletrônica. Os fotodiodos são usados como fotodetectores com detecção de luz em muitas aplicações, desde unidades de CD/DVD a comunicações ópticas e alarmes contra roubo até detecção geral de luz.
A tecnologia de fotodiodo é simples e ainda pode fornecer níveis muito elevados de desempenho. Velocidades de 30 GHz e mais são atingíveis usando a tecnologia de fotodiodo correta e isso permite que ele seja usado para transmissão de dados ópticos de velocidade muito alta.
Desenvolvimento de Fotodiodo
Os desenvolvimentos da tecnologia de fotodiodos surgiram dos desenvolvimentos básicos do diodo de junção PN que começaram na década de 1940 a sério. Aplicações para o uso do diodo de junção PN foram encontradas fora do uso básico de sinais de retificação. Verificou-se que eles poderiam ser usados para muitas aplicações fotônicas – fotodiodos, células solares e emissão de luz.
A tecnologia do fotodiodo foi refinada na década de 1950 e, no final dessa década, o fotodiodo PIN foi desenvolvido. A absorção de luz na ampla área de depleção da estrutura do PIN foi investigada pela primeira vez em um artigo publicado em 1959 pelo Gartner. Embora o silício tenha sido o material preferido para fotodiodos, o germânio também pode ser usado, e seu uso foi demonstrado pela primeira vez em 1962 por Riesz.
Embora a tecnologia de fotodiodo PIN tenha sido o formato mais amplamente usado para diodos, outros tipos, incluindo o diodo avalanche, também foram demonstrados. O primeiro passo ao longo da estrada foi realizado em 1953 por McAfee e McKay, que primeiro abordaram o conceito de multiplicação de avalanche e trabalhos posteriores apareceram em fotodiodos de avalanche em 1963 e nos anos seguintes.
Outra forma de fotodiodo, chamada de fotodiodo Schottky, também foi abordada. Algumas das primeiras pesquisas sobre fotodetectores de ponto de contato parecem ter sido realizadas por volta de 1962, e diodos posteriores usando filmes de metais evaporados também foram estudados.
Símbolo do Fotodiodo
O símbolo do fotodiodo utiliza o símbolo básico do diodo, mas com a adição de duas setas mostradas apontando para o dispositivo. Isso indica a direção da luz, ou seja, atingindo o dispositivo. O símbolo do fotodiodo é semelhante ao do diodo emissor de luz, mas com as setas na direção oposta por razões óbvias.
Tipos de Fotodiodo
Embora o termo fotodiodo seja amplamente usado, na verdade existem vários tipos diferentes de tecnologia de fotodiodo que podem ser usados. Como oferecem diferentes propriedades, as diferentes tecnologias de fotodiodos são utilizadas em diferentes áreas.
- Fotodiodo PN: O fotodiodo PN foi a primeira forma de fotodiodo a ser desenvolvida. Seu desempenho não é tão avançado quanto alguns dos outros tipos e, portanto, seu uso é menor agora do que costumava ser. . . . . . Leia mais sobre o fotodiodo PN .
- Fotodiodo PIN: O fotodiodo PIN é uma das formas mais usadas de fotodiodo atualmente. O fotodiodo PIN coleta os fótons de luz com mais eficiência do que o fotodiodo PN mais padrão, pois a ampla área intrínseca entre as regiões P e N permite que mais luz seja coletada e, além disso, também oferece uma capacitância mais baixa. . . . . . Leia mais sobre o fotodiodo PIN .
- Fotodiodo Avalanche: A tecnologia de fotodiodo Avalanche é usada em áreas de pouca luz por causa de seus altos níveis de ganho. Contra isso, produz altos níveis de ruído. Assim, esta tecnologia de fotodiodo não é adequada para todas as aplicações. . . . . . Leia mais sobre o fotodiodo Avalanche .
- Fotodiodo Schottky: O fotodiodo Schottky é baseado no diodo Schottky. A pequena junção do diodo significa que há muito pouca capacitância de junção e isso significa que ele pode operar em altas velocidades. Como resultado, esta forma de fotodiodo é freqüentemente usada em sistemas de comunicação óptica de alta largura de banda, por exemplo, links de fibra óptica. . . . . . Leia mais sobre o fotodiodo Schottky .
Cada tipo de tecnologia de fotodiodo tem suas próprias vantagens e desvantagens e isso significa que o tipo real de fotodiodo pode ser escolhido para uma determinada aplicação. Parâmetros, incluindo ruído, restrições de polarização reversa, ganho, comprimento de onda, podem ser considerados ao escolher o tipo de tecnologia de fotodiodo mais aplicável para uma determinada situação. Com PIN, PN, avalanche e fotodiodos Schottky disponíveis, uma escolha informada pode ser feita para garantir que a tecnologia de fotodiodo ideal seja usada.
Noções básicas de fotodiodo
Embora os diferentes tipos de fotodiodos funcionem de maneiras ligeiramente diferentes, a base de operação da tecnologia de fotodiodos permanece a mesma, apesar dos diferentes tipos de diodos usados.
. . . . . Leia mais sobre a teoria de operação do fotodiodo .
Para explicar como funciona a tecnologia do fotodiodo, é necessário considerar a luz em termos de fótons ou pacotes de luz.
Quando um fóton de energia suficiente entra na região de depleção de um diodo semicondutor, ele pode atingir um átomo com energia suficiente para liberar o elétron da estrutura atômica. Isso cria um elétron livre e um buraco (ou seja, um átomo com espaço para um elétron). O elétron é carregado negativamente, enquanto o buraco é carregado positivamente.
Os elétrons e lacunas podem permanecer livres, ou outros elétrons podem se combinar com lacunas para formar átomos completos novamente na rede cristalina. No entanto, é possível que os elétrons e buracos permaneçam livres e sejam puxados para longe da região de depleção por um campo externo. Desta forma, a corrente através do diodo mudará e uma fotocorrente será produzida dentro do fotodiodo.
A tecnologia de fotodiodo é bem estabelecida e amplamente utilizada. Muitos diodos de alto desempenho estão disponíveis e a tecnologia exata do fotodiodo pode ser escolhida para qualquer situação. Os tipos de fotodiodo PN, Avalanche, PIN e Schottky estão todos disponíveis.
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