ፎቶዲዮድ የብርሃን ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል (ቮልቴጅ ወይም የኤሌክትሪክ ፍሰት) የሚቀይር የብርሃን ዳሳሽ ዓይነት ነው። ፎቶዲዮድ የፒኤን መገናኛ ያለው ከፊል አስተላላፊ መሳሪያ አይነት ነው። በ p (አዎንታዊ) እና በ n (አሉታዊ) ንብርብሮች መካከል አንድ ውስጣዊ ሽፋን አለ። የፎቶ ዲዮድ የኤሌክትሪክ ፍሰት ለማስተላለፍ የብርሃን ሃይልን እንደ ግብአት ይጠቀማል።
እሱ እንደ ፎቶዲቴክተር ፣ ፎቶሴንሰር ወይም ላይት ዲቴክተር ተብሎም ይጠራል። ፎቶዲዮድ የሚሠራው በተገላቢጦሽ ሁኔታ ነው ማለትም የፒ – የፎቶዲዮድ ጎን ከባትሪው አሉታዊ ተርሚናል (ወይም የኃይል አቅርቦቱ) እና ኤን – ከጎን ከባትሪው አወንታዊ ተርሚናል ጋር የተገናኘ ነው።
የተለመዱ የፎቶዲዮድ ውስጥ ሆነው የሚያገለግሉ ግበዐቶች ሲሊኮን፣ ጀርመኒየም፣ ኢንዲየም ጋሊየም አርሴንዲድ ፎስፋይድ እና ኢንዲየም ጋሊየም አርሴንዲድ ናቸው።
ፎቶዲዮድ ከውስጥ ኦፕቲካል ማጣሪያዎች ያሉት ሲሆን በሌንስ ውስጥ እና በገጸ ውስጥ የተገነቡ ናቸው። የፎቶዲዮድ ስፋት ሲጨምር አነስተኛ የምላሽ ጊዜን ያስከትላል። ጥቂት የፎቶዲዮዶች ላይት ኢሚቲንግ ዲዮድ (LED) ይመስላሉ። ከታች እንደሚታየው ሁለት ተርሚናሎች አሉት ትንሹ ተርሚናል እንደ ካቶድ እና ረዘም ያለ ተርሚናል እንደ አኖድ ሆኖ ይሠራል።
የፎቶዲዮድ ምልክት ከ LED ጋር ተመሳሳይ ነው ነገር ግን ቀስቶቹ በ LED ውስጥ በተቃራኒው ወደ ውስጥ ያመለክታሉ። የሚከተለው ምስል የ የፎቶዲዮድ ምልክት ያሳያል።
የፎቶዲዮድ አሰራር ትግበራ ላይ
በአጠቃላይ የፒኤን መጋጠሚያውን ለማብራት መብራት ሲሰራ፣ ኮቫልንት ቦንዶች አዮናይዝድ ናቸው። ይህ ሆል እና ኤሌክትሮን ጥንድ ያመነጫል። በኤሌክትሮን ሆል ጥንዶች በማመንጨት ምክንያት የፎቶ አንጓዎች ይመረታሉ። የኤሌክትሮን ሆል ጥንዶች የሚፈጠሩት ከ 1.1 ቮልት በላይ ኃይል ያላቸው ፎቶኖች ዲዮዱን ሲገፉ ነው። ፎቶን ወደ ዲዮድ መሟጠጥ ክልል ውስጥ ሲገባ አተሙን በከፍተኛ ሃይል ይገፋል። ይህ ኤሌክትሮን ከአተም መዋቅር እንዲለቀቅ ያደርጋል። ኤሌክትሮን ከተለቀቀ በኋላ ነፃ ኤሌክትሮኖች እና ሆሎች ይሠራሉ።
በአጠቃላይ ኤሌክትሮን አሉታዊ የኤሌክትሪክ ፍሰት እና ሆሎች አዎንታዊ የኤሌክትሪክ ፍሰት ይኖራቸዋል። የተሟጠጠ ሃይል አብሮ የተሰራ የኤሌክትሪክ መስክ ይኖረዋል። በኤሌክትሪክ መስክ ምክንያት ኤሌክትሮን ሆል ጥንዶች ከመገናኛው ይርቃሉ ስለዚህ የፎቶ ክሮነርን ለማምረት ሆሎች ወደ አኖድ እና ኤሌክትሮኖች ወደ ካቶድ ይንቀሳቀሳሉ።
የፎቶን የመምጠጥ ጥንካሬ እና የፎቶን ሃይል በቀጥታ እርስ በርስ የተመጣጠነ ነው። የፎቶኖች ጉልበት ያነሰ ሲሆን መምጠጥ የበለጠ ይሆናል። ይህ አጠቃላይ ሂደት ኢነር ፎቶ ኤሌክትሪክ ኢፌክት በመባል ይታወቃል።
ኢንትሪንሲክ እክሳይቴሽን እና ኤክስትሪንሲክ ኤክሳይቴሽን የፎቶን ኤክሳይቴሽን እንዲፈጠር የሚያደርጉ ሁለት ዋና መንገዶች ናቸው።
የፎቶዲዮድ ጥቅም ምንድነው?
ፎቶዲዮዶች በብዙ ቀላል የዕለት ተዕለት መተግበሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ። የመጥቀማቸው ምክንያት የፎቶዲዮዲዮድ ቀጥተኛ ምላሽ በብርሃን ብርሃን ነው። ተጨማሪ የብርሃን መጠን በሴንሰሩ ላይ ሲያርፍ ከፍተኛ መጠን ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት መጠን ይፈጥራል። የኤሌክትሪክ ፍሰት መጨመር ከኤሌክትሪክ ሰሌዳው ጋር በተገናኘ ጋላቫኖሜትር ላይ ይታያል።
ፎቶዲዮዶች በኦፕቲኮፕለር እርዳታ የኤሌክትሪክ መገለልን ለማቅረብ ይረዳሉ። ሁለት ገለልተኛ ሰርኮች በብርሃን ሲበሩ ኦፕቲኮፕለርስ የኤሌክትሪክ ሰሌዳውን በኦፕቲካል ለማጣመር ይጠቅማል። ነገር ግን የኤኬትሪክ ሰሌዳዎቹ በኤሌክትሪክ ተለይተው ይታወቃሉ። ከተለመዱት መሳሪያዎች ጋር ሲነጻጸር ኦፕቶኮፕለርስ ፈጣን ነው።
ፎቶዲዮዶች እንደ እሳት እና ጭስ ጠቋሚዎች ባሉ የደህንነት ኤሌክትሮኒክስ ውስጥም ያገለግላሉ። በቲቪ ክፍሎች ውስጥም ጥቅም ላይ ይውላሉ። በካሜራዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውል እንደ የፎቶ ዳሳሾች ሆነው ይሠራሉ። በሲንቲሌተር ቻርጅ የተጣመሩ መሳሪያዎች፣ ፎቶኮንዳክተሮች እና የፎቶመልቲፕላየር ቱቦዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ፎቶዲዮዶች እንዲሁ ናሙናዎችን ለመተንተን እንደ መሳሪያዎች ፣ ለኮምፒዩተር ቶሞግራፊ ዳሳሾች እና እንዲሁም በደም ጋዝ መቆጣጠሪያ ውስጥ በብዙ የህክምና መተግበሪያዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ።
በ TME Education ድጋፍ በኢዘዲን ካሚል የተዘጋጀ።
It is a form of light sensor that converts light energy into electrical energy (voltage or current). Photodiode is a type of semi conducting device with PN junction. Between the p (positive) and n (negative) layers, an intrinsic layer is present. The photo diode accepts light energy as input to generate electric current.
It is also called as Photodetector, Photo Sensor or Light Detector. Photodiode operates in reverse bias condition i.e., the p – side of the photodiode is connected with negative terminal of battery (or the power supply) and n – side to the positive terminal of battery.
Typical photodiode materials are Silicon, Germanium, Indium Gallium Arsenide Phosphide and Indium gallium arsenide.
Internally, a photodiode has optical filters, built in lens and a surface area. When surface area of photodiode increases, it results in less response time. Few photo diodes will look like Light Emitting Diode (LED). It has two terminals as shown below. The smaller terminal acts as cathode and longer terminal acts as anode.
The symbol of the photodiode is similar to that of an LED but the arrows point inwards as opposed to outwards in the LED. The following image shows the symbol of a photodiode.
Working of a Photodiode
Generally, when a light is made to illuminate the PN junction, covalent bonds are ionized. This generates hole and electron pairs. Photocurrents are produced due to generation of electron-hole pairs. Electron hole pairs are formed when photons of energy more than 1.1eV hits the diode. When the photon enters the depletion region of diode, it hits the atom with high energy. This results in release of electron from atom structure. After the electron release, free electrons and hole are produced.
In general, an electron will have a negative charge and holes will have a positive charge. The depletion energy will have built-in electric field. Due to that electric field, electron-hole pairs move away from the junction. Hence, holes move to anode and electrons move to the cathode to produce photocurrent.
The photon absorption intensity and photon energy are directly proportional to each other. When energy of photos is less, the absorption will be more. This entire process is known as Inner Photoelectric Effect.
Intrinsic Excitations and Extrinsic Excitations are the two methods via which the photon excitation happens.
Applications of Photodiode
Photodiodes are used in many simple day to day applications. The reason for their use is the linear response of photodiode to a light illumination. When more amount of light falls on the sensor, it produces high amount of current. The increase in current will be displayed on a galvanometer connected to the circuit.
Photodiodes help to provide an electric isolation with help of optocouplers. When two isolated circuits are illuminated by light, optocouplers is used to couple the circuit optically. But the circuits will be isolated electrically. Compared to conventional devices, optocouplers are fast.
Photodiodes are also used in safety electronics like fire and smoke detectors. It is also used in TV units.
When utilized in cameras, they act as photo sensors. It is used in scintillators charge-coupled devices, photoconductors, and photomultiplier tubes.
Photodiodes are also widely used in numerous medical applications like instruments to analyze samples, detectors for computed tomography and also used in blood gas monitors.
Prepared by Ezedin Kamil with support of TME education
#TMEeducation
#TMEeducationEthiopia
#TogetherWeWillGoFurther