Что такое фотодиод и как он работает. Какие основные характеристики имеют фотодиоды. Где применяются фотодиоды в современной технике. Какие существуют режимы работы фотодиодов. Как выбрать подходящий фотодиод для конкретной задачи.
Что такое фотодиод и принцип его работы
Фотодиод — это полупроводниковый прибор, работа которого основана на внутреннем фотоэффекте. Его основной функцией является преобразование света в электрический ток.
Принцип работы фотодиода базируется на следующих физических процессах:
- При попадании света на p-n переход фотодиода происходит генерация электронно-дырочных пар
- Под действием внутреннего электрического поля p-n перехода носители заряда разделяются
- Электроны перемещаются в n-область, а дырки — в p-область
- Возникает разность потенциалов и протекает электрический ток
Таким образом, интенсивность падающего света преобразуется в пропорциональный ему электрический сигнал. Чем больше световой поток, тем больше генерируется носителей заряда и тем выше выходной ток фотодиода.
Основные характеристики фотодиодов
Для оценки параметров и выбора подходящего фотодиода используются следующие основные характеристики:
Спектральная чувствительность
Показывает, насколько эффективно фотодиод преобразует свет разных длин волн. Измеряется в А/Вт и зависит от используемого полупроводникового материала.
Квантовая эффективность
Отражает, какая часть падающих фотонов преобразуется в электроны. Обычно выражается в процентах.
Темновой ток
Ток, протекающий через фотодиод в отсутствие освещения. Является одним из основных источников шума.
Быстродействие
Характеризует скорость отклика фотодиода на изменение интенсивности света. Определяется временем нарастания и спада выходного сигнала.
Режимы работы фотодиодов
Фотодиоды могут работать в двух основных режимах:
Фотогальванический режим
В этом режиме фотодиод работает без внешнего напряжения смещения. Генерируемый световым потоком ток протекает через нагрузочное сопротивление, создавая на нем падение напряжения. Особенности режима:
- Низкий уровень шумов
- Высокая линейность преобразования
- Пониженное быстродействие
Фотодиодный режим
При работе в этом режиме к фотодиоду прикладывается обратное напряжение смещения. Его основные характеристики:
- Повышенное быстродействие
- Высокая чувствительность
- Больший уровень шумов
Выбор режима зависит от конкретной задачи и требуемых параметров.
Применение фотодиодов в современной технике
Благодаря своим уникальным свойствам фотодиоды нашли широкое применение во многих областях:
Оптическая связь
Фотодиоды используются в качестве приемников оптического излучения в волоконно-оптических линиях связи. Они преобразуют световые импульсы в электрические сигналы.
Фотометрия
На основе фотодиодов создаются высокоточные измерители освещенности и яркости. Они применяются в фотографии, колориметрии, спектроскопии.
Системы безопасности
Фотодиоды входят в состав датчиков движения, систем контроля доступа, пожарной сигнализации. Они реагируют на изменение светового потока при появлении объекта или задымлении.
Медицинская техника
В медицинских приборах фотодиоды применяются для неинвазивной диагностики. Например, в пульсоксиметрах они измеряют поглощение света кровью.
Как выбрать подходящий фотодиод
При выборе фотодиода для конкретной задачи следует учитывать несколько ключевых факторов:
Спектральный диапазон
Необходимо, чтобы максимум чувствительности фотодиода соответствовал длине волны детектируемого излучения. Например:
- Кремниевые фотодиоды — видимый и ближний ИК диапазон
- Германиевые — ближний и средний ИК диапазон
- InGaAs — телекоммуникационный диапазон 1.3-1.55 мкм
Быстродействие
Для высокоскоростных применений требуются фотодиоды с малой емкостью p-n перехода и тонкой базовой областью. Обычно это pin-фотодиоды.
Уровень шумов
В прецизионных измерительных системах критичен низкий уровень шумов. Для таких задач подходят фотодиоды с малой площадью чувствительной области.
Чувствительность
Для регистрации слабых световых потоков нужны фотодиоды с высокой квантовой эффективностью и низким темновым током.
Правильный выбор фотодиода с учетом всех параметров позволяет создать оптимальную систему для решения конкретной задачи.
Современные тенденции в разработке фотодиодов
Развитие технологий производства полупроводниковых приборов позволяет постоянно улучшать характеристики фотодиodов. Основные направления совершенствования:
Повышение квантовой эффективности
Применение специальных просветляющих покрытий и оптимизация структуры позволяют достичь квантовой эффективности более 90% в рабочем спектральном диапазоне.
Расширение спектрального диапазона
Разрабатываются новые полупроводниковые материалы для создания фотодиодов, чувствительных в УФ и дальнем ИК диапазонах.
Увеличение быстродействия
Совершенствование технологии позволяет создавать фотодиоды с полосой пропускания до 100 ГГц для систем оптической связи.
Снижение шумов
Применение криогенного охлаждения и новых материалов позволяет значительно уменьшить темновой ток и шумы фотодиодов.
Заключение
Фотодиоды являются ключевыми элементами современных оптоэлектронных систем. Их уникальные свойства позволяют эффективно преобразовывать оптические сигналы в электрические. Постоянное совершенствование характеристик фотодиодов открывает новые области их применения.
Фотодиоды и фотопроводники
Фотодиоды. Принцип действия
Фотодиод работает подобно обыкновенному сигнальному диоду. Отличие заключается в том, что фотодиод генерирует фототок, когда свет поглощается в области переходного слоя полупроводника. Это устройство обладает высокой квантовой эффективностью, а потому находит применение в решении многих задач.
При работе с фотодиодами необходимо точно определить значения выходного тока и учесть чувствительность к падающему свету. На рисунке 1 показана схема фотодиода, состоящая из основных компонентов.
Рисунок 1. Простейшая модель фотодиода. Photodetector — фотодетектор. Junction capacitance — емкость перехода. Series resistance – последовательное сопротивление. Shunt resistance – шунтирующее сопротивление. Load resistance – сопротивление нагрузки
Чувствительность
Чувствительность фотодиода может быть определена как отношение генерируемого фототока (IPD) к мощности падающего света (P) на заданной длине волны:
Режим работы
Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов – без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя). Выбор режима зависит от требований к скорости работы и количества допустимого темнового тока (тока утечки).
Режим фотопреобразователя
В режиме фотопреобразователя применяется внешнее обратное смещение, которое заложено в основе детекторов серии DET. Ток в контуре определяет освещенность устройства; выходной ток линейно пропорционален входной оптической мощности. Применение обратного смещения увеличивает ширину обедненного перехода, создавая повышенную чувствительность и уменьшая емкость перехода. Таким образом возникают линейные зависимости некоторых величин. Работа в этих условиях, как правило, приводит к увеличению темнового тока; но на это влияет и сам материал фотодиода. (Примечание: детекторы DET работают в режиме обратного направления)
Режим фотогенератора
В фотогальваническом режиме смещение равняется нулю. Ток от устройства ограничен, напряжение в цепи возрастает. В основе этого режима заложен фотогальванический эффект — на нем же работают солнечные батареи.
Количество темнового тока при работе в фотогальваническом режиме минимально.
Темновой ток
Темновым током называют ток утечки, который возникает при приложении напряжения смещения к фотодиоду. При работе в режиме фотопреобразователя наблюдается увеличение темнового тока, и его зависимость от температуры. Теоретически темновой ток удваивается при каждом повышении температуры на 10°C, а сопротивление шунта удваивается при повышении на 6°C. Конечно, большее смещение может уменьшить емкость перехода, но количество присутствующего тока утечки при этом увеличится.
На темновой ток также влияет материал фотодиода и размер активной области. Обычно кремниевые фотодиоды создают низкий темновой ток по сравнению с устройствами из германия. В приведенной ниже таблице перечислены некоторые материалы, используемые в производстве фотодиодов и их относительные темновые токи, скорость, чувствительность и стоимость.
Материал | Темновой ток | Скорость | Спектральный диапазон | Стоимость |
|---|---|---|---|---|
Силикон (Si) | Низкий | Высокая | От видимого диапазона до ближней ИК | Низкая |
Германий (Ge) | Высокий | Низкая | Ближняя ИК область | Низкая |
Фосфид галлия (GaP) | Низкий | Высокая | От УФ до видимой области | Варьируется |
Арсенид галлия (InGaAs) | Низкий | Высокая | Ближняя ИК область | Варьируется |
Антимонид арсенида индия (InAsSb) | Высокий | Низкая | От ближней до средней ИК области | Высокая |
Энзимы арсенида галлия (InGaAs) | Высокий | Высокая | Ближняя ИК область | Высокая |
Теллурид кадмия ртути (MCT, HgCdTe) | Высокий | Низкий | От ближней до средней ИК области | Высокая |
Емкость перехода
Емкость перехода (Cj) является важной характеристикой фотодиода, так как от этого зависит ширина полосы пропускания и чувствительность фотодиода.
Следует отметить, что большие площади полупроводников охватывают большую часть соединения и увеличивают зарядную емкость. При применении метода обратного смещения ширина полосы обеднения увеличивается, из-за чего снижается емкость заряда и увеличивается скорость работы.
Ширина полосы пропускания и отклик
Сопротивление нагрузки будет взаимодействовать с емкостью перехода фотоприемника, ограничивая таким образом полосу пропускания. Для наилучшего частотного отклика необходимо использовать ограничитель в 50 Ом в сочетании с коаксиальным кабелем на 50 Ом. Полоса пропускания (fBW) и время нарастания (tr) теоретически вычисляются через значения емкости перехода (Cj) и сопротивления нагрузки (RLOAD):
Эквивалентная мощность шумов
Эквивалентная мощность шумов (NEP) создается напряжением RMS-сигнала, когда отношение сигнал-шум равно (или близко) к единице.
Это свойство необходимо, поскольку эквивалентная мощность шумов определяет способность детектора обнаруживать слабое излучение. Эквивалентная мощность шумов прямо пропорциональна активной площади детектора и определяется следующим уравнением:
Где S/N – отношение сигнал-шум, Δf – ширина полосы шума, и энергия возбуждения измеряется в Вт/см2.
Термическое сопротивление
Сопротивление нагрузки используется для преобразования генерируемого фототока в выходное напряжение (VOUT) для отображения на осциллографе:
В зависимости от типа фотодиода сопротивление нагрузки может влиять на скорость срабатывания. Для максимальной пропускной способности рекомендуется использовать коаксиальный кабель на 50 Ом с подходящим резистором на 50 Ом, расположенном на противоположном конце кабеля. Сопоставляя кабель с его характеристическим импедансом можно свести к минимуму вызывной сигнал. Если пропускная способность не важна, можно увеличить напряжение для данного уровня освещенности, увеличив сопротивление нагрузки (RLOAD).
При неверном расчете длина коаксиального кабеля может повлиять на итог эксперимента, поэтому рекомендуется выбирать кабель как можно более короткий.
Шунтирующее сопротивление
Сопротивление шунта представляет собой сопротивление нулевого смещения фотодиодного перехода. Идеальный фотодиод имеет бесконечное сопротивление шунта, но реальные значения могут варьироваться от десятка Ω до тысяч MΩ, а кроме того, шунтирующее сопротивление зависит от материала фотодиода. Например, детектор на основе арсенида галлия имеет шунтирующее сопротивление порядка 10 МОм, а германиевый детектор — в диапазоне до килоОм. Таким образом можно регулировать шумовой ток на фотодиоде. Тем не менее, для большинства задач высокая сопротивляемость оказывает малое влияние и обычно игнорируется.
Последовательное сопротивление
Последовательное сопротивление — это сопротивление полупроводникового материала, обычно им пренебрегают Последовательное сопротивление возникает из-за химических связей внутри фотодиода и используется в основном для определения линейности зависимостей некоторых характеристик фотодиода в условиях нулевого смещения.
Общие принципы работы
Рисунок 2. Схема обратного смещения (DET детекторы). Protection diode – защитный диод. Photodetector — фотоприемник. Voltage regulator – регулятор напряжения. C filter – RC-фильтр. V Bias – V-смещение
Детекторы серии DET основаны на схеме, изображенной выше. Детектор работает в режиме обратного направления, таким образом обеспечивается линейная зависимость чувствительности от приложенного света. Количество создаваемого фототока также зависит от падающего свете и длины волны. Эти данные можно вывести на осциллограф путем присоединения сопротивления нагрузки на выходе. Функция RC-фильтра состоит в том, чтобы с помощью него отделить любой высокочастотный шум, исходящий от сигнала источника питания.
Рисунок 3. Схема фотоприемника с усилителем. Transimpedance Amp – управляемый током усилитель напряжения.
Feedback – обратная связь
Можно также использовать фотоприемник с усилителем, чтобы достичь высокого коэффициента усиления. Пользователь может выбрать режим работы. У каждого режима есть ряд преимуществ:
Влияние на частоту модуляции
Сигнал фотокондуктора будет оставаться постоянным до предельного времени отклика. Многие детекторы, включая устройства на PbS, PbSe, HgCdTe (MCT) и InAsSb, имеют спектр шума 1 / f (т. е. шум уменьшается с увеличением частоты модуляции), что существенно влияет на время отклика на более низких частотах.
Детектор будет проявлять меньшую чувствительность на более низких частотах модуляции.
Частота и обнаружение максимальны при:
PbS — и PbSe – фотокондуктивные детекторы
Широко используются фотопроводящие детекторы свинцового сульфида (PbS) и селенида свинца (PbSe) для обнаружения инфракрасного излучения от 1000 до 4800 нм. В отличие от стандартных фотодиодов, которые создают ток при воздействии света, электрическое сопротивление фотопроводящего материала уменьшается при освещении светом.
Хотя PbS и PbSe-детекторы могут использоваться при комнатной температуре, температурные колебания будут влиять на темновое сопротивление, чувствительность и частоту отклика.
Рисунок 4. Базовая схема фотокондуктора. Active Area – рабочая площадь. Dark Resistance – темновое сопротивление. Ground — заземление. Bias Voltage – напряжение смещения. Output signal – выходной сигнал
Принцип действия
У фотопроводящих материалов падающий свет приводит к увеличению числа заряженных частиц в активной области, что уменьшает сопротивление детектора. Изменение сопротивления влечет к изменению регистрируемого напряжения, поэтому фоточувствительность принято выражать в единицах В / Вт. Пример рабочей схемы показан далее. Обратите внимание, что данная схема не предназначается для практических целей, так как в ней присутствует низкочастотный шум.
Механизм обнаружения основан на проводимости тонкой пленки активной области.
Выходной сигнал детектора без падающего света определяется следующим уравнением:
В случае, когда свет попадает на активную область, изменение выходного напряжения определяется таким соотношением:
Частотный отклик
Для получения сигналов переменного тока фотопреобразователи должны подключаться в цепь, где присутствует импульсный сигнал. То есть при использовании этих детекторов в схемах с CW-источниками следует подключать оптический прерыватель. Чувствительность детектора (Rf) при использовании прерывателя рассчитывается уравнением:
Здесь fc — частота модуляции, R0 — отклик при нулевой частоте, τr — время нарастания импульса детектора.
Влияние на частоту модуляции
Сигнал фотокондуктора будет оставаться постоянным до предельного времени отклика. Многие детекторы, включая устройства на PbS, PbSe, HgCdTe (MCT) и InAsSb, имеют спектр шума 1 / f (т.
е. шум уменьшается с увеличением частоты модуляции), что существенно влияет на время отклика на более низких частотах.
Детектор будет проявлять меньшую чувствительность на более низких частотах модуляции.
Частота и обнаружительная способность максимальны при:
Температурная устойчивость
Обнаружители состоят из тонкой пленки на стеклянной подложке. Эффективная форма и рабочая площадь фотопроводящей поверхности могут значительно варьироваться в зависимости от условий эксплуатации. При этом рабочие характеристики прибора также меняются, в частности — чувствительность детектора изменяется в зависимости от рабочей температуры.
Температурные характеристики запрещенных полос в соединениях PbS и PbSe отрицательны, поэтому охлаждение детектора сдвигает диапазон спектрального отклика на область более длинных волн. Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать фотодиоды в стабильной среде.
Схема фотопроводника с усилителем
Из-за шума, характерного для фотопроводниковых материалов, эти устройства подключают в цепи переменного тока.
Шум постоянного тока, возникающий при смещении, слишком высок что негативно отражается на работе детектора.
ИК-детекторы обычно подключаются в сети переменного тока для снижения шумов. Предусилитель необходим для поддержания стабильности и лучшей регистрации генерируемого сигнала.
На схеме видно, что операционный усилитель установлен в участке цепи обратной связи между точками А и В. Разность между двумя входными потенциалами увеличивается и сохраняется на выходе. Также важно обратить внимание на фильтр верхних частот, блокирующий любой сигнал постоянного тока. Кроме того, сопротивление нагрузочного резистора (RLOAD) должно равняться темновому сопротивлению детектора, чтобы обеспечить получение максимального сигнала. Напряжение блока питания (+ V) должно соответствовать величине напряжения, когда отношение сигнал-шум близко к единице. Некоторые задачи требуют большего напряжения, что провоцирует возрастание шумов.
Выходное напряжение вычисляется следующим образом:
Рисунок 5.
Feedback resistor – резистор обратной связи
Отношение сигнал/шум
Так как шум от детектора обратно пропорционален частоте модуляции, на низких частотах шум достигает наибольшего значения. Выходной сигнал детектора линейно зависит от возрастающего напряжения смещения, но влиянием шума на небольшие смещения можно пренебречь. При достижении напряжение смещения, шум детектора будет линейно увеличиваться пропорционально напряжению. Если напряжение слишком высоко, шум будет увеличиваться экспоненциально, тем самым ухудшая отношение сигнал / шум. Чтобы получить наилучшее отношение, частоту модуляции и напряжение смещения необходимо регулировать.
Эквивалентная мощность шумов
Эквивалентная мощность шумов (NEP) создается напряжением RMS-сигнала, когда отношение сигнал-шум равно единице. Это необходимо, поскольку эквивалентная мощность шумов определяет способность детектора обнаруживать малое излучение.
Мощность шумов прямо пропорциональна активной площади детектора и определяется следующим уравнением:
Где S/N – отношение сигнал-шум, Δf – ширина полосы шума, и энергия возбуждения измеряется в Вт/см2.
Темновое сопротивление
Темновое сопротивление — это сопротивление детектора без падающего света. Важно отметить, что темное сопротивление имеет тенденцию увеличиваться или уменьшаться с температурой. Охлаждение устройства увеличивает темное сопротивление.
Обнаружение (D) и удельная обнаружительная способность(D*)
Обнаружительная способность (D) — еще один критерий оценки работы фотоприемника. Это мера чувствительности, связанная обратной зависимостью с эквивалентной мощностью шума.
Высокие значения обнаружительной способности указывают на высокую чувствительность, что особенно важно для обнаружения сигналов слабого излучения.
Обнаружительная способность зависит от длины волны падающего света.
Эквивалентная мощность шумов детектора зависит от активной области детектора, что также влияет на чувствительность. Это затрудняет определение внутренних свойств пары детекторов. Чтобы проигнорировать ненужные зависимости, для оценки работы фотоприемника используется такое понятие как удельная способность к обнаружению (D *), которая не зависит от рабочей области детектора.
© Thorlabs Inc.
Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ
Фотогальванический эффект — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Cтраница 3
Фотодиод — это фотоприемник, принцип действия которого основан на фотогальваническом эффекте и фоточувствительный элемент которого имеет структуру полупроводникового диода. [31]
Фотодиод — это фотоприемник, принцип действия которого основан на фотогальваническом эффекте и фоточувствительный элемент которого содержит структуру полупроводникового диода.
[32]
Знай коэффициента усиления Г — ImF определяется знаком антисимметричной компоненты тензора фотогальванического эффекта ( За. При / За 0 и rs 1 О энергия передается от обыкновенной волны к необыкновенной. [33]
Схема формирования пространственного заряда при записи голо графической решетки в кристалле с фотогальваническим эффектом подобна приведенной на рис. 2.2 для дрейфа во внешнем электрическом поле. [34]
Фотодиод — управляемый излучением прибор с двумя выводами, работа которого основана на использовании фотогальванического эффекта в обратно включенном электрическом переходе. [35]
О л е и н и к О. И. Динамические голограммы в кристаллах LiNbO3, обусловленные поперечным фотогальваническим эффектом / / Квантовая электрон. [36]
Влияние светового излучения на селен рассматривается в двух разделах: 1) фотопроводимость и 2) фотогальванический эффект.
[37]
Явление возникновения разности потенциалов при облучении запирающего слоя селенового и меднозакисного элемента известно издавна в качестве фотогальванического эффекта в запирающем слое. Используя этот эффект, производят световые измерения в устройствах считывания фотоэлементами. Конструкция современного фотодиода аналогична в общей конструкции обычного диода. Для фотодиодов применяют такие материалы, как кремний и германий, из которых делают р-п переходы. Селеновые фотоприемники используют в экспонометрах, так как они обладают большой спектральной чувствительностью как раз в области видимых световых лучей. Фотодиоды из кремния и германия получаются миниатюрными и обладают высокой чувствительностью. Наибольшей чувствительностью они обладают в области инфракрасных лучей и потому не подходят для измерений в обычной световой области. [38]
| Схема наблюдения внутреннего фотоэффекта. [39] |
Как уже отмечалось, кроме внешнего фотоэффекта, называемого также фотоэлектронной эмиссией, существуют внутренний фотоэффект и фотогальванический эффект.
Коротко рассмотрим эти два фотоэлектрических явления.
[40]
В активированных кристаллах ниобата и танталата лития проявляется кроме того особого рода нелинейность, определяемая недиагональными компонентами тензора фотогальванического эффекта / Jisi / Ьзз — Она связывает ортогонально поляризованные волны ( обыкновенную и необыкновенную), сходящиеся в плоскости, приблизительно перпендикулярной оптической оси. [41]
Подставляя известные табличные значения электрооптического коэффициента и показателей преломления в формулу (7.20), можно, зная Г0, дать оценку антисимметричной компоненте тензора фотогальванического эффекта. [42]
Для фотогальванической циркулярной нелинейности именно поляризация усиливаемой волны, а не ее направление определяет знак Г, а следовательно, и знак антисимметричной компоненты тензора фотогальванического эффекта. Так, в LiNbO3: Fe величина 3а оказывается положительной, в то время как в UNbO3: Cu — отрицательной.
[43]
| Основные параметры электровакуумных фотоэлементов. [44] |
Фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения ( полупроводниковые фотоэлементы и фотодиоды) — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом ( р-п переходом), действие которых основано на фотогальваническом эффекте. Поглощение оптического излучения в таких приборах приводит к увеличению числа свободных носителей внутри полупроводника. Под действием электрического поля перехода ( запирающего слоя) носители заряда пространственно разделяются ( электроны накапливаются в — области, дырки в р-области) и между слоями возникает фото — ЭДС. При замыкании внешней цепи через нагрузку протекает электрический ток. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
Поставщики беспроводных радиочастот и ресурсы
Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов RF и Wireless.
На сайте представлены статьи, учебные пособия, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тесты и измерения,
калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.
Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и дисциплинам MBA.
Статьи о системах на основе IoT
Система обнаружения падений для пожилых людей на основе IoT : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.
В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падения IoT.
Подробнее➤
См.
также другие статьи о системах на основе IoT:
• Система очистки туалетов AirCraft.
• Система измерения удара при столкновении
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной розничной торговли
• Система мониторинга качества воды
• Система интеллектуальной сети
• Умная система освещения на основе Zigbee
• Умная система парковки на базе Zigbee
• Умная система парковки на базе LoRaWAN.
Радиочастотные беспроводные изделия
Этот раздел статей охватывает статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE/3GPP и т. д. , стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, посвященные испытаниям на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF/PHY. СМ. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.
Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH была рассмотрена поэтапно.
Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP.
Подробнее➤
Основные сведения о повторителях и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов повторителей, используемых в беспроводных технологиях. Подробнее➤
Основы и типы замираний : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные замирания, быстрые замирания и т. д., используемые в беспроводной связи. Подробнее➤
Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Подробнее➤
Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи по соседнему каналу, помехи в одном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. д. Подробнее➤
Раздел 5G NR
В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (новое радио), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т.
д.
5G NR Краткий справочный указатель >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• БАЗОВЫЙ НАБОР 5G NR
• Форматы 5G NR DCI
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Опорные сигналы 5G NR
• 5G NR m-Sequence
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• MAC-уровень 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень PDCP 5G NR
Учебники по беспроводным технологиям
В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводным сетям. Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, беспроводная сеть, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. д. См. ИНДЕКС УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ >>
Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы, посвященные технологии 5G:
Учебник по основам 5G
Диапазоны частот
учебник по миллиметровым волнам
Рамка волны 5G мм
Зондирование канала миллиметровых волн 5G
4G против 5G
Испытательное оборудование 5G
Архитектура сети 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
звучание канала
Типы каналов
5G FDD против TDD
Нарезка сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G ТФ
В этом учебнике GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM или настройка вызова или процедура включения питания,
Вызов MO, вызов MT, модуляция VAMOS, AMR, MSK, GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Читать дальше.
LTE Tutorial , описывающий архитектуру системы LTE, включая основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он предоставляет ссылку на обзор системы LTE, радиоинтерфейс LTE, терминологию LTE, категории LTE UE, структуру кадра LTE, физический уровень LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, Voice Over LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE advanced.➤Подробнее.
Радиочастотные технологии Материал
На этой странице мира беспроводных радиочастот описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты на примере повышающего преобразователя частоты 70 МГц в диапазон C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
амортизирующие прокладки. ➤Читать дальше.
➤ Проектирование и разработка РЧ приемопередатчика
➤Дизайн радиочастотного фильтра
➤Система VSAT
➤Типы и основы микрополосковых
➤Основы волновода
Секция испытаний и измерений
В этом разделе рассматриваются ресурсы по контролю и измерению, контрольно-измерительное оборудование для тестирования тестируемых устройств на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.
ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для контрольно-измерительных приборов.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤ Измерения физического уровня
➤ Тестирование устройства WiMAX на соответствие
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤ Тест на соответствие LTE UE
➤ Тест на соответствие TD-SCDMA
Волоконно-оптические технологии
Волоконно-оптический компонент основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д. Эти компоненты используются в оптоволоконной связи.
ИНДЕКС оптических компонентов >>
➤Руководство по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤Основы SONET
➤ Структура кадра SDH
➤ SONET против SDH
Поставщики беспроводных радиочастот, производители
Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений,
см. ИНДЕКС поставщиков >>.
Поставщики ВЧ-компонентов, включая ВЧ-изолятор, ВЧ-циркулятор, ВЧ-смеситель, ВЧ-усилитель, ВЧ-адаптер, ВЧ-разъем, ВЧ-модулятор, ВЧ-трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, осциллятор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексер, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, ЭМС, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д.
Поставщики радиочастотных компонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤ РЧ-циркулятор
➤РЧ-изолятор
➤Кристаллический осциллятор
MATLAB, Labview, Embedded Исходные коды
Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
СМОТРИТЕ ИНДЕКС ИСТОЧНИКОВ >>
➤ 3–8 код декодера VHDL
➤Скремблер-дескремблер Код MATLAB
➤32-битный код ALU Verilog
➤ T, D, JK, SR триггер коды labview
*Общая медицинская информация*
Сделайте эти пять простых вещей, чтобы помочь остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Мойте их часто
2. ЛОКОТЬ: кашляйте в него
3. ЛИЦО: Не прикасайтесь к нему
4. НОГИ: Держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВУЙТЕ: Болен? Оставайтесь дома
Используйте технологию отслеживания контактов >> , следуйте рекомендациям по социальному дистанцированию >> и установить систему наблюдения за данными >> спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таких стран, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19так как это заразное заболевание.
Радиочастотные калькуляторы и преобразователи
Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения.
Они охватывают беспроводные технологии, такие как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. д.
СМ. КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤ 5G NR ARFCN и преобразование частоты
➤ Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤ LTE EARFCN для преобразования частоты
➤ Калькулятор антенны Yagi
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR
IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии
В разделе, посвященном IoT, рассматриваются беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT+, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.
Он также охватывает датчики IoT, компоненты IoT и компании IoT.
См. главную страницу IoT>> и следующие ссылки.
➤РЕЗЬБА
➤EnOcean
➤ Учебник LoRa
➤ Учебник по SIGFOX
➤ WHDI
➤6LoWPAN
➤Зигби RF4CE
➤NFC
➤Лонворкс
➤CEBus
➤УПБ
СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ
Учебники по беспроводным радиочастотам
GSM ТД-СКДМА ваймакс LTE UMTS GPRS CDMA SCADA беспроводная сеть 802.11ac 802.11ad GPS Зигби z-волна Bluetooth СШП Интернет вещей Т&М спутник Антенна РАДАР RFID
Различные типы датчиков
Датчик приближения Датчик присутствия против датчика движения Датчик LVDT и RVDT Датчик положения, смещения и уровня датчик силы и датчик деформации Датчик температуры датчик давления Датчик влажности датчик МЭМС Сенсорный датчик Тактильный датчик Беспроводной датчик Датчик движения Датчик LoRaWAN Световой датчик Ультразвуковой датчик Датчик массового расхода воздуха Инфразвуковой датчик Датчик скорости Датчик дыма Инфракрасный датчик Датчик ЭДС Датчик уровня Активный датчик движения против пассивного датчика движения
Поделиться этой страницей
Перевести эту страницу
СТАТЬИ
Раздел T&M
ТЕРМИНОЛОГИИ
Учебники
Работа и карьера
ПОСТАВЩИКИ
Интернет вещей
Онлайн калькуляторы
исходные коды
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ПРИМЕЧАНИЯ
Всемирный веб-сайт T&M
и фотодиоды: чем они отличаются?
Все мы знакомы с терминами «солнечная батарея» и «фотодиод», которые представляют собой полупроводниковые устройства. Полупроводник — это материал с проводимостью между проводником и изолятором.
Как работают солнечные элементы объяснение
Включите JavaScript
Как работают солнечные элементы объяснение
Рекламные объявления
Полупроводниковые устройства являются важными электронными устройствами из-за их уникальных характеристик. Солнечные элементы — это фотоэлектрические элементы, которые в основном представляют собой полупроводниковые диоды. Но они не совсем равны фотодиоду.
Мы все согласны с тем, что и солнечный элемент, и фотодиоды являются диодами, но с функциональной точки зрения они разные. Каждый из них эффективно выполняет две разные задачи. В этом блоге вы узнаете, что такое солнечные батареи и фотодиоды и чем они отличаются.
Объявления
Что такое солнечные батареи?Солнечные батареи — повсеместно распространенное устройство. От спутников до даже в калькуляторе можно найти солнечные батареи. В основном это полупроводниковые устройства с PN-переходом без какого-либо смещения. Это означает, что непосредственно на переход напряжение не подается.
Солнечная батарея поглощает свет и превращает его в электрическую энергию. Им не нужно топливо или химическая реакция для производства энергии. Полупроводниковые материалы, используемые в солнечных элементах, могут производить свободные электроны под воздействием света.
Знаете ли вы, что эти клетки также могут использовать искусственный свет? Фотоэлементы также могут получать электроэнергию от ламп или любого источника света или солнечного света.
Рекламные объявления
Символ (электронный) солнечной батареи:
Солнечная батареяРекламные объявления
Что такое фотодиоды? Фотодиоды представляют собой диоды с PN-переходом и обратным смещением.
Когда сторона p диода подключена к положительной клемме батареи, а сторона n к отрицательной клемме, говорят, что диод находится в состоянии обратного смещения.
Вы можете быстро обнаруживать свет с помощью фотодиодов. Для быстрой работы диода нужна низкая емкость. Так что фотодиоды имеют небольшую площадь кремния.
Фотодиоды поглощают свет, а фотоны внутри них получают энергию для выхода. Это приводит к генерации электрического тока. Фотодиоды — это тип датчика света.
Обозначение (электронное) фотодиода:
фотодиод Основные различия между солнечным элементом и фотодиодомХотя оба являются полупроводниковыми диодами, они не всегда одинаковы! Давайте узнаем, чем они отличаются друг от друга.
Материал Солнечные элементы в большинстве случаев изготавливаются из полупроводников, таких как кремний. Кремний обладает чрезвычайно высоким внутренним сопротивлением, что обеспечивает большую мощность при относительно низких напряжениях и токах.
Но вы будете удивлены, узнав о большом разнообразии материалов, используемых для изготовления солнечных элементов.
Полупроводниковые солнечные элементы III-V являются примером. Такие элементы, как бор, алюминий, галлий и т. д., имеют три (III) электрона в самой внешней (валентной) оболочке. Азот, мышьяк и фосфор имеют пять электронов (V) в своей валентной оболочке. Вместе они составляют кристаллическую структуру, используемую для изготовления солнечных элементов, и вы можете назвать их солнечными элементами III-V.
У нас также есть тонкопленочные солнечные элементы, сенсибилизированные красителем органические элементы и даже солнечные элементы из аморфного кремния со своими плюсами и минусами.
Фотодиоды являются датчиками обильного света в зарезервированных условиях смещения. Любой полупроводниковый материал с шириной запрещенной зоны 1,5 эВ или ниже предпочтителен для изготовления фотодиодов. Наиболее часто используемыми материалами являются кремний и арсенид галлия (GaAs).
Но вы можете использовать германий, индий, сульфид свинца и т. д. для изготовления фотодиодов.
Как правило, солнечные элементы устроены особым образом, называемым «массивами». Электрически соединенные солнечные элементы — это то, что мы знаем как солнечные панели или модули.
Внутри солнечной батареи две пластины из легированного кремния электрически соединены. Кремний N-типа (с преобладанием отрицательных носителей заряда, т. е. электронов) и кремний P-типа (с преобладанием положительных носителей заряда, т. е. дырок). Эти две пластины снова соединены снаружи, чтобы замкнуть цепь. Электронная конструкция солнечного элемента.0005
Электронная конструкция фотодиода: Фотодиоды имеют ту же структуру, что и диод с p-n переходом. Просто вдобавок p-n переход выполнен из светочувствительных полупроводниковых материалов. Одним из основных требований к конструкции фотодиода является то, что вы должны убедиться, что максимальное количество света достигает внутреннего слоя устройства.
Электронная конструкция фотодиода
Мы знаем, что солнечные элементы работают как диоды с PN-переходом. При соединении двух кремниевых пластин с легированием P-типа и N-типа электроны устремляются к дыркам. Но из-за барьерного потенциала все электроны не могут встретиться с дырками, и наступает равновесие.
Объявления
Когда свет падает на поверхность, энергичные фотоны разрывают электронно-дырочные пары. Каждый фотон, освобождая один электрон, также создает одну дырку.
Теперь предположим, что вы соединили две стороны кремниевых пластин, образуя внешний путь для потока электронов к отверстиям для рекомбинации. В этом случае они будут течь обратно в отверстия. Поток электронов обеспечивает нас электрическим током.
Электрическое поле клетки создает разность потенциалов, то есть напряжение. Следовательно, солнечные элементы производят мощность постоянного тока.
Вот как работает фотоэлектрическая ячейка.
ВАХ солнечной батареи дают общее представление о том, где находится Максимум PowerPoint. Это означает, что мы можем получить максимальную отдачу от наших солнечных элементов при любых значениях напряжения и тока. На приведенной ниже кривой это показано как точка MPP.
Мы также можем видеть, что когда солнечная батарея не подключена к какому-либо кредиту, напряжение максимально, что соответствует нулевому току, известному как напряжение холостого хода. Другим крайним значением кривой характеристик является ток короткого замыкания. Когда ток максимален, напряжение на ячейке равно нулю. ВАХ фотоэлектрического (PV) солнечного элемента
ФотодиодыФотодиоды представляют собой диоды с p-n переходом в прозрачной упаковке, а не в непрозрачной упаковке, как обычные диоды. Вот как p-n переход подвергается воздействию света. В полной темноте фотодиод ведет себя как обычный диод.
Когда на него падает световой луч, он получает необходимую энергию, которая переводит электроны в зону проводимости из валентной зоны.
Это дает вам представление о том, что фототок пропорционален интенсивности освещения. ВАХ диода показывают, что при обратном смещении этот прибор является хорошим детектором света.
Из характеристик видно, что по мере постепенного увеличения освещенности от нуля рабочая точка перемещается линейно с увеличением напряжения (потенциальной энергии света, т.е. фотонов). Кроме того, количество тока выше для высокоэнергетического света (высокая потенциальная энергия).
ВАХ фотодиодаНе говоря уже о том, что нагрузочная способность у солнечных элементов намного выше, чем у фотодиодов.
ПрименениеСолнечные элементы используются в нашей солнечной энергетической системе для поглощения солнечного света и производства электроэнергии. Они также используются в космических кораблях для производства огромного количества энергии из солнечной энергии. Даже наша Международная космическая станция также имеет наборы солнечных батарей.
Фотодиоды — это детекторы света или датчики, которые лучше всего подходят для УФ, инфракрасного спектра и спектра видимого света.
