Zašto je vremenski odziv fotodiode kraći od odziva fotootpornika?

Fotodiode i fotorezisti dvije su uobičajene fotoosjetljive komponente koje se mogu koristiti za otkrivanje promjena u intenzitetu svjetlosti, ali imaju značajne razlike u principima rada, strukturama i performansama, što dovodi do razlika u njihovom vremenskom odzivu.
Princip rada
fotodioda
Fotodioda je poluvodički uređaj koji radi na temelju fotoelektričnog efekta PN spoja. Kada se fotoni ozrače na PN spoj, oni se apsorbiraju i stvaraju parove elektronskih šupljina. Ovi elektroni i rupe odvajaju se pod ugrađenim -električnim poljem PN spoja, što rezultira stvaranjem struje. Ovaj proces je vrlo brz jer su apsorpcija fotona i stvaranje parova elektronskih šupljina gotovo trenutni.
Fotootpornik
Fotootpornik je vrsta otpornog elementa koji se obično izrađuje od poluvodičkih materijala. Njegov princip rada temelji se na fotokonduktivnom učinku fotoosjetljivih materijala. Kada se svjetlo zrači na fotootpornik, materijal apsorbira energiju fotona, uzrokujući pobuđivanje elektrona iz valentnog pojasa u vodljivi pojas, povećavajući vodljivost materijala. Ovaj proces uključuje ekscitaciju i migraciju elektrona, što je obično sporije od odvajanja parova elektronskih šupljina u fotodiodama.
Strukturne razlike
fotodioda
Struktura fotodiode je relativno jednostavna, uglavnom se sastoji od PN spoja ili PIN strukture. Karakteristike PN spoja ili PIN strukture su snažno ugrađeno-električno polje i velika brzina odvajanja parova elektronskih šupljina.
Fotootpornik
Struktura fotootpornika obično je složenija od strukture fotodiode, sastoji se od više slojeva poluvodičkih materijala, uključujući fotoosjetljivi sloj i sloj elektrode. Debljina fotoosjetljivog sloja i vodljivost materijala utjecat će na vrijeme odziva fotootpornika.

Razlike u izvedbi
Vrijeme odziva
Vrijeme odziva fotodioda je vrlo kratko, obično u rasponu nanosekundi. To je zato što su apsorpcija fotona i stvaranje parova elektronskih šupljina brzi fizički procesi.
Vrijeme odziva fotorezista obično je u rasponu milisekundi, jer ekscitacija i migracija elektrona zahtijevaju određeno vrijeme, a struktura fotorezista je složena, s duljim migracijskim putovima elektrona u materijalu.
Osjetljivost
Osjetljivost fotodioda obično je veća od osjetljivosti fotorezista jer mogu izravno pretvoriti optičke signale u električne signale bez ikakvog posrednog procesa pretvorbe.
Osjetljivost fotorezista je relativno niska jer zahtijevaju ekscitaciju i migraciju elektrona da bi se promijenila vodljivost, što je proces niske učinkovitosti.
Stabilnost
Fotodiode imaju dobru stabilnost jer se temelje na fizičkim svojstvima poluvodičkih materijala i na njih ne utječu čimbenici okoline kao što je temperatura.
Stabilnost fotorezista je loša jer na njihovu vodljivost uvelike utječu čimbenici okoline kao što su temperatura i vlaga.
Scenariji primjene
Fotodiode se obično koriste u aplikacijama koje zahtijevaju brzu detekciju optičkog signala, kao -optička komunikacija velike brzine i fotoelektrični senzori, zbog njihovog brzog odziva i visoke osjetljivosti.
Zbog niske brzine odziva i visoke temperaturne osjetljivosti, fotootpornici se obično koriste u aplikacijama koje ne zahtijevaju veliku brzinu odziva, kao što su mjerenje intenziteta svjetlosti i prekidači za kontrolu svjetla.
Ukratko, glavni razlog zašto je vremenski odziv fotodioda kraći nego kod fotorezista je razlika u njihovim principima rada, strukturama i performansama. Fotodiode se temelje na fotoelektričnom učinku PN spojeva, s brzim odvajanjem parova elektronskih šupljina i visokom osjetljivošću, dok se fotorezisti temelje na fotokonduktivnom učinku, sa sporijim procesima ekscitacije i migracije elektrona, te na njih jako utječu čimbenici okoline. Ove karakteristike čine fotodiode prikladnijima za aplikacije koje zahtijevaju brzi odziv, dok su fotorezisti prikladni za situacije koje ne zahtijevaju veliku brzinu odziva.