دانش نامه


زمان افت و خیزش

زمان افت و خیز فوتودیود به عنوان زمان موردنیاز برای افزایش یا کاهش سیگنال به ترتیب از 10٪ به 90٪ یا از 90٪ به 10٪ مقدار نهایی خود تعریف می‌شود. این پارامتر به عنوان پاسخ فرکانسی نیز می‌تواند بیان شود، که در آن فرکانس خروجی فوتودیود به 3dB کاهش می‌یابد و با معادله زیر تقریب زده می‌شود:

$$t_{r}=\frac{0.35}{f_{3dB}}$$

سه فاکتور برای تعیین زمان پاسخ فوتودیود وجود دارد:

  1. \(t_{DRIFT}\) ، زمان گذر حامل‌ها از ناحیه تهی.
  2. \(t_{DIFFUSED}\)، زمان نفوذ حامل‌های تولید شده در خارج از ناحیه تهی.
  3. \(t_{RC}\)، ثابت زمانی RC مدار دیود.

\(t_{RC}\) با معادله \(t_{RC} = 2.2 RC\) تعیین می‌شود، که R، مجموع مقاومت سری و مقاومت بار دیود \((R_S + R_L)\) و C، مجموع ظرفیت‌های پارازیتی و نقطه اتصال فوتودیود \((C_j + C_S)\) می‌باشد. از آنجایی‌که ظرفیت نقطه اتصال \((C_j)\) وابسته به ناحیه نفوذ فوتودیود و اعمال بایاس معکوس است، زمان خیز سریعتر در ناحیه نفوذ کوچک‌تر بدست می‌آید و بایاس معکوس بیشتری اعمال می‌شود. علاوه بر این، با استفاده از مسیرهای کوتاه و اجزای الکترونیکی دقیق، می‌توان ظرفیت خازنی پارازیتی را کاهش داد. لذا زمان خیز کل برابراست با:

$$t_{R}=\sqrt{(t_{DRIFT})^2+(t_{DIFFUSED})^2+(t_{RC})^2}$$

به طور کلی، در مد عملکردی فتوولتائیک (بدون بایاس)، زمان خیز توسط زمان نفوذ برای نواحی نفوذ کمتر از \(5 mm^2\) و ثابت زمان RC برای نواحی نفوذ بزرگتر برای تمام طول موج ها محدود می‌شود. هنگامی‌که در مد عملکردی فوتوکانداکتیو (بایاس معکوس) باشیم، اگر فوتودیود کاملا تخلیه شود، فاکتور غالب در زمان کلی خیز، زمان دریفت است و در فوتودیودهای کاملا تخلیه نشده، تمام سه عامل در زمان پاسخ سهم دارند.


منابع: