Mis vahe on laserdioodidel ja fotodioodidel

Laserdioodid (LD) ja fotodioodid (PD) on tänapäevastes optoelektroonikas tavaliselt kasutatavad seadmed. Ehkki nad mõlemad põhinevad dioodistruktuuridel, on nende põhimõtetes ja rakendustes olulisi erinevusi.
Esiteks analüüsime laserdioodi (LD). Laserdiood on aktiivne laser, mis võib muuta elektrienergiat laseri kiirguseks. Selle struktuur sarnaneb tüüpilise PN -ristmiku dioodiga, mis koosneb PN -ristmikust ja lasermaterjalist. Lasermaterjalide PN -ristmikul erutuvad elektronid kõrge energiaga olekutes, rakendades välist pinget ja kui need elektronid lähevad üle energiaseisundist madala energiatarbega olekutele, tekitavad nad laserkiirgust. Laserdioode kasutatakse laialdaselt sellistes väljades nagu kommunikatsioon, lasertrükk ja optiline salvestusruum nende väiksuse, vähese võimsuse, suure efektiivsuse ja mitme lainepikkuse võimaluste tõttu.
Laserdiood on pooljuhtide seade, mille tuum on mitmest erinevast materjalist koosnev heterojunktsioon, sealhulgas n - tüüpi kiht, AP - tüüpi kiht ja aktiivne kiht. N {- tüüpi kihi ja p - tüübi kihi vaheline PN -ristmik mängib rolli fotoelektrilises muundamisel ning selle ristmiku pinge ja voolukarandid määravad, kas laserdiood töötab korralikult. Aktiivne kiht on laserdioodi ülioluline komponent ja selle materjal määrab laseri dioodi emissiooni lainepikkuse. Näiteks kasutavad tavalised infrapunalaserdioodid GAAS -i materjali, samas kui nähtavad valguse laseriga dioodid kasutavad sissepormi materjali.

Laserdioodide tööprotsess hõlmab peamiselt süstimist, võimendust ja tagasisidet. Kui PN -ristmikule rakendatakse edasisuunalist pinget, süstitakse kandjad aktiivsesse kihti, põhjustades kihi kande tiheduse olulist suurenemist ja põnevat laserkiirgust. PN -ristmiku sees loob laserdioodi konstrueerimine valguse peegelduse mõju, kus laser peegeldub ja levib jätkuvalt aktiivses kihis, saavutades sellega võimenduse. Osa laserdioodis olevast valguselainetest saab väljundiakna kaudu väljutada, et moodustada laserkiire.
Vastupidi, fotodioodid (PD) on passiivsed seadmed, mida kasutatakse peamiselt fotoelektriliseks muundamiseks, muutes valguse energiat elektrienergiaks. PD struktuur on põhimõtteliselt sarnane laserdioodidega, mis koosnevad ka PN -struktuurist, kuid ilma laseri materjalideta. PD mängib vooluallika rolli vooluringis, töödeldes fotoelektrilise voolu signaali täiendavalt väliste vooluahelate kaudu, et saavutada fotoelektriliste signaalide tuvastamine ja mõõt. PD tavaliselt kasutatavate materjalide hulka kuuluvad räni (SI), germaanium (GE) ja komposiitmaterjalid, mille töölainepikkus ulatub nähtavast valgusest infrapunani.
PD tööpõhimõte on lihtne ja intuitiivne. Kui PN -ristmikul kiiritatakse valgust, erutab footonienergia PN -ristmiku sees olevaid kandjaid. Konkreetsetes struktuurides võivad footonid erutada elektrone alates valentsribast kuni juhtivuse ribani, moodustades voolu. Fotodioodiga genereeritud vool on otseselt võrdeline langeva valguse intensiivsusega, mis võib kajastada valguse intensiivsust.
Laserdioodidel ja fotodioodidel on erinevate põhimõtete ja struktuuride tõttu erinevad rakendused. Laserdioode kasutatakse peamiselt sellistes väljades nagu optiline suhtlus, laseri printimine ja optiline salvestus. Nende väike suurus, kõrge efektiivsus ja mitu valitavat lainepikkust muudavad need optilise suhtluse oluliseks komponentideks. Fotodioode kasutatakse peamiselt sellistel väljadel nagu fotoelektriline tuvastamine, valguse mõõtmine ja automaatne valguse juhtimine, mängides olulist rolli valguse intensiivsuse, fotoelektrilise muundamise ja valguse teabe edastamise mõõtmisel.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et kuigi nii laserdioodid kui ka fotodioodid põhinevad dioodistruktuuridel, on nende põhimõtetes ja rakendustes olulisi erinevusi. LD on aktiivne laser, mis teisendab elektrienergia lasernergiaks, samas kui PD on passiivne seade, mis muundab valguse energiat elektrienergiaks. Mõlemal on laiad rakendused sellistes valdkondades nagu optiline suhtlus ja optiline mõõtmine.