Valguse detektoris saab kasutada elektroode footoni mõjul vabanenud elektronide arvu suurendamiseks. Kui footon lööb sensori materjalilt lahti elektroni, siis kiireneb see energiat kogudes järgmise positiivselt laetud elektroodini (dünood), mis on sellest ~90-100 volti positiivsema laenguga. Selle vahe läbimisel saab elektron vastavalt 90-100 elektronvoldise (eV) energia mis on lähedal röngteni kiirguse footoni energiale. Kuna juba 4 eV energia võib paljudest materjalidest elektrone lahti lüüa, siis see 100 eV võib üle 10 uue elektroni lahti lüüa, mis kiirenevad järgmise dünoodini, millel on samuti eelmisest 100 volti positiivsem laeng kuni vool võib miljoneid kordi võimenduda järjestike 100 voldiste hüpetega. Tavaliselt on dünoodi materjaliks BeO või MgO, mis võivad saadust 10 korda rohkem elektrone vabastada. Kümne sellise hüppega võib elektronide arv kasvada 1010 korda.
Signaali võimendid on ka digitaalsetes kaamerates kuid nendes pole ruumi miljonite vaakumtorude kasutamiseks, et miljonite pikslite signaale võimendada ning elektroonikas piisab kui on palju väiksem võimendus.
Tavaliselt kasutatakse mingit kombinatsiooni n-p pooljuhtidest, mis võivad asuda valguse detektori juures. Pildil on võimendi tähistatud punaselt ja valgussensor kollaselt. Kolmnurk tähendab dioodides p pooljuhti (positiivsem laeng ning sellega ka elektronide vastuvõtja ning nool näitab negatiivsema dioodi osa suunas). Kuna võimendid katavad osa sensorpinnast, siis on mingil määral segavad pildi kvaliteedile.
Dioodid lasevad voolu järjepidevalt ühes suunas läbi, mistõttu võib nendega footoni tõttu vabanenud elektronide energiat kindlasuunaliselt liikuma panna.
MOSFET transistorid kasutavad metallkihtide vahelist elektri takistajat, mis laseb neil transistoritel käituda sarnaselt kondensaatoritega.
CCD (charge coupled device) kaamerad kasutavad paljusid pisikesi kondensaatoreid. Nendesse koguneb seda suurem laeng mida intentsiivsem on valgus selles punktis kuid edasi kogutakse nende laeng ja see võimendatakse täiendavalt.
Ühed tavalisemad pooljuht võimendid on bipolaarsed transistorid. N tähistab negatiivsema laenguga ehk elektrone rohkem sisaldavat kohta. Bipolaarsus seisneb laengukandjate kahesuunalises levikus vahealas mis on kahe erineva laengutihedusega ala vahel.
Tavaliselt siseneb laeng E kaudu.
B ümbritseb E piirkonda takistades sellega laengu mujale minekut.
B ja C vaheline pindala on suurem E ja B vahelisest ning B-C vaheline laengukandjateta ala on suurem (reverse biased). Eelnimetatud ala aetakse suureks vooluga, kus näiteks patarei negatiivse laenguga osa ühendatakse p alaga ja positiivne osa n alaga, mistõttu dioodist tõmmatakse laengukandjad patarei suunas vastaslaengute tõmbumise tõttu ning dioodis üksteisest eemale. Selline elektriallikaga ühendamine takistab laengu voolu B-C vahel.
Samuti tõmbab elektroni NPN disaini puhul C suunas vahepealne positiivse laenguga osa ja pärast näiteks patarei positiivse otsaga ühendatud N ala.
B peab olema piisavalt õhuke, et elektron jõuaks vabahooga selle läbida ning ei seonduks kohalike positiivsete ioonidega.
Voolu hulk võib väikestel bipolaarsetel transistoritel olla üle 100 korra suuremad C osas, kui B osas kuigi erinevused E ja C voolus on väiksed olles C/E suhte puhul tavaliselt 0,98-0,998.
I tähistab voolu ja V pinget. Elektronid liiguvad nooltega vastupidises suunas. Vähemalt milliamprise voolu tekkeks C-E suunas on vaja minimaalset pinget VBE, mis on ~0,6 volti. VCE tegeleb E ja C vahelise pingeerinevuse tekitamisega ning tekitab elektronidele suuremat tõmmet C suunas. Vool IE on suurusega IB+IC. IE vool kasvab eksponentsiaalselt VBE pinge kasvuga suutes 60 lisanduva millivoldiga 10 korda suuremat voolu tekitada.
12.08
Ohm'i seaduse järgi võrdub vool voltide ja takistuse jagatisega.
Kui elektronid liiguvad väiksema takistusega alasse kuid säilib pingeerinevus (näiteks C'le järgneva madala laenguga materjali tõttu), siis saab kasvada voolu hulk amprites.
No comments:
Post a Comment