Fotodiyot Nedir?

Elektronik

Fotodiyot ışık enerjisiyle iletime geçen yarı iletken bir elemandır. Bu diyotlara ışığa duyarlı diyot da denir. Diyot çeşitlerinden biri olan fotodiyot, aynı zener diyot gibi ters yönde başlayıp çalıştırılabilen bir diyottur. Üzerine düşen ışık şiddeti arttığında ters yönde orantılı olarak sızıntı akım değeri artan elemandır. Fotodiyot, üzerine düşen ışıkla orantılı voltaj da üretir. Fotodiyotlar, ışık etkisiyle katottan anoda doğru akım geçirirler. Fotodiyotlara polarma geriliminin uygulanışı normal diyotlara göre ters yöndedir. Fotodiyotlar ters polarma ile beslenir. Yani anotuna negatif (-), katotuna pozitif (+) gerilim uygulanır.

Doğru polarmada normal diyotlar gibi iletken, ters polarmada ise N ve P maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır. Birleşim yüzeyine ışık düştüğünde ise birleşim yüzeyindeki elektron ve oyuklar açığa çıkar ve bu şekilde fotodiyot üzerinden akım geçmeye başlar. Bu akımın boyutu yaklaşık 20 mikroamper civarındadır. Diyot firmaları tarafından germanyum veya silisyumdan üretilirler. Fotodiyot televizyon veya müzik setlerinin kumanda alıcılarında kullanılır. Alternatif akım devrelerinde kullanılmak üzere NPN veya PNP yapılı simetrik fotodiyotlar da üretilmektedir.

Fotodiyodun Çalışma Prensibi

Doğru polarmada normal diyotlar gibi çalışır. Fotodiyot ters polarmada ise N ve P maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır, üzerine ışık gelmediği sürece çalışmaz. Ters polarma sebebiyle P-N birleşme yüzeyinin iki tarafında “+” ve “-” yükü bulunmayan bir nötr bölge meydana gelmektedir. Birleşim yüzeyine düşen ışıkla serbest elektron sayısı, hızla artarak ters yön akımının aşırı sayılabilecek değerlere ulaşmasını sağlar ve diyotun iç direnci azalır. Bu durum sonucunda fotodiyot iletken olur.

Şekilde görüldüğü gibi birleşme yüzeyine ışık gelince, bu ışığın verdiği enerji ile kovalan bağlarını kıran P bölgesi elektronları, gerilim kaynağının pozitif kutbunun çekme etkisi sebebiyle N bölgesine ve oradan da N bölgesi serbest elektronları ile beraber kaynağa doğru akmaya başlar.

Foto Diyodun Çalışması

Diğer taraftan, kaynağın negatif kutbundan kopan elektronlar, diyodun P bölgesine doğru akar.

Fotodiyotlar şöyle sıralanır:

Germanyum fotodiyot
Simetrik fotodiyot
Schockley (4D) foto diyodu

Germayum Fotodiyot

Germayum fotodiyot alaşım yoluyla yapılan bir NP jonksiyon diyotudur. Metal yada cam bir koruyucu içerisine konulur ve iki ucu dışarıya çıkartılır. Koruyucunun bir tarafı, ışığın jonksiyon üzerinde toplanmasını sağlayacak şekilde bir mercek ile kapatılır.

Diyot devreye bağlanırken firma tarafından uçlarına konulan işarete dikkat edilmelidir. Hassas yüzeyi çok küçük olduğu için, 1.-3mAmper’den daha fazla ters akıma dayanamaz. Aşırı yüklenmemesi için, bir direnç ile korunması sağlanır. Işık şiddeti arttırıldıkça ters yön akımı da artar. Germanyum fotodiyotlar, ışığa karşı daha duyarlı olmasına karşın karanlıkta sızıntı akımı daha fazla olduğundan pek tercih edilmez. Fotodiyot televizyon veya müzik setlerinin kumanda alıcılarında yaygın olarak kullanılır.

Germanyum Fotodiyot

Simetrik Fotodiyot

Alternatif akım devrelerinde kullanılan, şekilde görüldüğü gibi NPN veya PNP yapılı simetrik fotodiyot imalatı yapılmaktadır. Fotodiyot fiyatları da kalite, marka ve yapılışlarına göre değişmektedir.

Simetrik Fotodiyot

Fotodiyot Kullanım Alanları

Fotodiyotlar fotoğraf makineleri, pozometrelerde, hırsız alarm sistemlerinde, tv, müzik seti uzaktan kumanda aletlerinde otomatik açılır kapanır kapı sistemlerinde, otomatik çalışan gece lambalarında ışık algılayıcısı olarak, elektronik hesap makineleri, sayma devreleri, optik sayıcılar alarm sistemi, kameralarda mesafe ayarı, yangın ihbar sistemleri, lüksmetreler vb. çeşitli alanlarda kullanılır.

Sağlamlık Kontrolü

Avometre direnç ölçme (ohm-Ω) kademesine getirilir. Fotodiyotu avometre çıkış polaritesine ters olarak bağlanır. Daha sonra üzerine bir el feneri ile ışık tuttulduğunda direncinin azaldığı ve üzeri bir kalem kapağı ile kararttıldığında direncin arttığı görülmelidir. Eğer direnç değişimi bu şekilde artarsa fotodiyot sağlamdır.