Was ist der Unterschied zwischen einer photoelektrischen Laserdiode und einer Laserdiode?

Im Bereich der Optoelektronik, Fotodioden und Laserdioden sind zwei Arten von Kerngeräten, die die Schlüsselrollen der optischen Signalerkennung bzw. Emission spielen.

Photodioden wandeln Lichtenergie durch den photoelektrischen Effekt in elektrische Signale um und werden häufig bei der Erfassung, dem Kommunikationsempfang und dem medizinischen Erkennung verwendet. Während Laserdioden durch stimulierte Emission Laser mit hoher Kohärenz produzieren und zur Kernlichtquelle für die Kommunikation mit faserner Fasern, die industrielle Verarbeitung und die Unterhaltungselektronik werden. Obwohl beide Halbleiteroptoelektronikgeräte sind, gibt es wesentliche Unterschiede in ihren Funktionen (Empfang gegenüber Emission), funktionierenden Prinzipien (photoelektrische Umwandlung im Vergleich zu stimulierten Strahlung) und Anwendungsszenarien (Erkennung mit geringer Leistung gegenüber hoher Energie-Laserausgabe). In diesem Artikel werden die technischen Merkmale und anwendbaren Grenzen der beiden durch vergleichende Analyse angezeigt und eine Referenz für die Geräteauswahl liefern.

Grundlegende Definition und Arbeitsprinzip
1. Photodiode
Grundlegende Definition:Ein Halbleitergerät, das Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt. Sein Kernteil ist eine PN -Übergang, und die Schale verfügt über ein transparentes Fenster, um Licht zu empfangen. Das Textsymbol im Schaltplan ist im Allgemeinen VD.
Arbeitsprinzip:Basierend auf dem photoelektrischen Effekt stimuliert die Erzeugung von Elektronenlochpaaren im Halbleiter die Erzeugung von Elektronenlochpaaren im Halbleiter. Unter der Wirkung der Rückspannung beteiligen sich diese fotogenerierten Träger an der Driftbewegung, die den umgekehrten Strom erheblich erhöht, und die Photostromänderung mit der Änderung der einfallenden Lichtintensität wodurch das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Wenn es kein Licht gibt, ist der umgekehrte Strom extrem klein, was als dunkler Strom bezeichnet wird. Wenn es Licht gibt, nimmt der umgekehrte Strom schnell zu und bildet sich zu einem Photostrom.
2. Laserdiode
Grundlegende Definition:Ein Halbleitergerät, das durch stimulierte Emission kohärente Laser erzeugt. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Halbleiterdiode, die aus einer PN-Übergang besteht, die aus Halbleitern vom Typ P-Typ und Halbleitern vom Typ N, einer aktiven Schicht, die Licht ausgibt, und einen beschichteten Spiegel, der Licht widerspiegelt, besteht.
Arbeitsprinzip:Bei Stromflüssen werden Elektronen aus der N-Region in den P-Bereich injiziert, und Löcher werden aus der P-Region in die N-Region injiziert, wodurch eine Fläche mit hoher Energieneelektronen und energiereicher Löcher in der Kreuzungsregion (Partikelinversion) eine hohe Dichte bildet. Photonen, die durch spontane Strahlung erzeugt werden, werden in der aktiven Schicht verstärkt und reflektiert mehrmals durch zwei Reflexionsoberflächen in der Resonanzhöhle, wodurch mehr Elektronenübergänge stimuliert werden und Photonen derselben Frequenz und Phase freigesetzt werden, wodurch ein Lichtverstärkungs -Effekt bildet. Wenn der optische Gewinn den Verlustschwellenwert überschreitet, ermöglicht ein teilweise Reflektor an einem Ende der Resonanzhöhle den Laserstrahl in gerichteter Weise, und seine Wellenlänge wird durch die Bandgap -Breite des Halbleitermaterials bestimmt.

Kerndifferenzvergleich

Unterschiede in den Anwendungsszenarien
1. Anwendungsszenarien von Fotodioden
① optische Kommunikation erhalten Ende
Szenario: Optische Faserkommunikation, Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungssystem.
Funktion: Konvertieren Sie das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal für die Datendecodierung.
Merkmale: Hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktion (Nanosekundenstufe), geeignet für die Fernkommunikation.
② Erkennung von Lichtintensität
Szenario: Messung der Umgebungslichtbeleuchtung, medizinische Geräte (wie Oximeter), Sicherheits -Infrarot -Erkennung.
Funktion: Erkennen Sie Änderungen der Lichtintensität und konvertieren sie in elektrische Signale, um eine automatische Steuerung oder Überwachung zu erreichen.
Merkmale: breite spektrale Reaktion, Abdeckung von sichtbarem Licht, Infrarot und anderen Bändern.
③ Sicherheitsausrüstung
Szenario: Infrarotüberwachung, Rauchmelder, automatische Türgitter.
Funktion: Alarme oder Steueranweisungen durch optische Signalunterbrechung oder Änderungen auslösen.
Merkmale: hohe Zuverlässigkeit, geringem Stromverbrauch, geeignet für die langfristige Überwachung.

2. Anwendungsszenarien von Laserdioden
① Laserdruck und Barcode -Scannen

Szenario: Drucker, Barcode -Scanner.
Funktion: Speisen Sie hohe Briten und fokussierte Laserstrahlen für präzises Scannen oder Drucken aus.
Merkmale: Starke Direktionalität, gute Monochromatie, geeignet für eine hohe Präzisionspositionierung.
② optischer Kommunikationssender

Szenario: Übertragung von Glasfasern, Hochgeschwindigkeitskommunikation in Rechenzentren.
Funktion: Umwandeln elektrische Signale in optische Signale und übertragen Sie Daten über optische Fasern.
Merkmale: hohe Bandbreite, niedriger Verlust, Unterstützung für die ultra-lange Distanzübertragung (wie die transozeanische Kommunikation).
③ Industrielle Verarbeitung und medizinische Behandlung

Szenario: Laserschneiden, Schweißen, Laserchirurgie (wie Augenheilkunde, Dermatologie).
Funktion: Verwenden Sie Laser mit energiereicher Dichte zur Materialverarbeitung oder Gewebeentfernung.
Merkmale: Einstellbarer Strom, steuerbarer Strahl, hoher Präzision und Nichtkontaktbetrieb.

Vergleich der wichtigsten Leistungsparameter

1. Reaktionsgeschwindigkeit

2. Wellenlängenstabilität

3. Kosten und Komplexität

4. Vergleich anderer Schlüsselparameter

Wählen Sie nach Ihren Bedürfnissen: Fotodioden (hohe Empfindlichkeit, niedrige Kosten) werden für die Erkennung optischer Signale (wie Kommunikationsempfang und Erfindung) bevorzugt. Laserdioden (hohe Direktionalität und hohe Leistung) werden für die Ausgabe von Lasern (wie Kommunikationsübertragung und Verarbeitung) bevorzugt. Umgebungsfaktoren sollten auch berücksichtigt werden: Fotodioden sind für Szenarien für breite Temperatur und niedriger Stromverbrauch geeignet, während Laserdioden eine Temperaturregelung erfordern und einen höheren Stromverbrauch aufweisen.

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