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フォトダイオードとフォトトランジスタの基礎と応用 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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フォトダイオードとフォトトランジスタの基礎と応用 ～Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介～ |
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「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、光の検出や物体の検出に不可欠なフォトダイオードとフォトトランジスタについて解説した記事をご紹介します。 ■フォトダイオードとフォトトランジスタの基礎と応用 現在の電子機器においてはマイコンが重要な役割を担っていますが、マイコンが物理的世界を把握し、それを制御したり分析したりするためには、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いた光検出が不可欠です。すなわち、フォトダイオードやフォトトランジスタを使用することで、明るさの測定、物体の位置の特定、物質の物理的特性の測定などが可能になります。 フォトダイオードは、光の強さを電流に変換する素子です。使用する材料によって検出する波長や感度が異なります。一般的な材料はSiとInGaAsで、この２つで190nm～2.6μmの波長範囲をカバーします。さらに長い波長を受光するにはInAs(1～3.1μm)、InSb(1～5.5μm)、HgCdTe(2～16μm)などが使用されます。なお、可視光の波長範囲は380nm～780nm、赤外線の波長範囲は780nm～1mmです。また、紫外線は380nm以下の波長になります。
フォトダイオードの構造は、一般的なPN接合による整流ダイオードと基本的に同じです。半導体をPN接合して接合部に光を当てると内部光電効果という現象により電子とホールの対が形成され、ホールは陽極に向かって移動し、電子は陰極に向かって移動することで光電流が生成されます。整流ダイオードも同様に光を当てると電流を発生させますが、パッケージングされて光が当たらないようになっています。また太陽電池は、面積の大きなフォトダイオードと言えます。 フォトトランジスタは、フォトダイオードとトランジスタを組み合わせたもので、フォトダイオードの光電流をトランジスタで増幅して出力します。そのため、フォトダイオードの出力はμAレベルですが、フォトトランジスタではmAレベルになります。 【アプリケーションラボ】では、フォトダイオードとフォトトランジスタに加えて、PINフォトダイオードやアバランシェフォトダイオード、ショットキーフォトダイオードの構造と動作原理についても詳しく解説しています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
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下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。 ■ FOCモータ制御と高度なセンサを統合し、EVの航続距離不安の軽減と安全性を高める ここでは、フィールド指向制御(FOC)という高度なモータ制御アルゴリズムとゲートドライバを組み合わせて小型化を実現したAllegro MicroSystems社の車載用BLDCモータコントローラについて解説します。 ■自動車のインターフェース/セキュリティ/計算負荷に対応したFPGAの選択と使用 FPGAはプログラムにより自由に回路構成を変えられるので、さまざまなインターフェースやプロトコルに対応させることができます。ここでは、コネクティビティやセキュリティなどで複雑さを増す車載機器の処理にFPGAを活用する方法について解説します。 |
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| 「平衡から平衡に」，「不平衡から不平衡に」が基本 ～平衡と不平衡の接続点にはコモン・モード電圧が生じる～ |
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[今週の問題 問２１]
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