Studbooks net рефераты, курсовые, дипломные

7. Фотодиоды

Фотодиод – управляемый излучением прибор с двумя выводами, работа которого основана на использовании фотогальванического эффекта в обратно включенном электрическом переходе. Основным элементом фотодиода является p – n-переход. При освещении его происходит генерация электронно-дырочных пар. Электрическое поле перехода разделяет неравновесные носители заряда. Ток, образованный этими носителями, совпадает по направлению с обратным током p – n-перехода. P – n-переход как фотоприемник применяется в двух режимах – фотодиодном и режиме генерации фото-ЭДС (вентильном), принципиальные схемы включения фотодиода представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схемы включения диода в
фотодиодном (а) и фотовентильном (б) режимах

В первом случае на диод подается обратное напряжение, и ток через структуру является функцией интенсивности света. Во втором случае p – n-переход сам используется в качестве источника ЭДС или тока. Типичная структура фотодиода и его ВАХ показаны на рисунке.4.

Рисунок 4 - ВАХ фотодиода (а) и его структурная схема (б)


7.1 Темновое сопротивление

Темновое сопротивление фотодиода сравнительно большое, поскольку оно определяется обратным током p – n-перехода, который имеет небольшое значение (особенно в кремнии).

7.2 Чувствительность

При использовании фотодиода для приема излучения удобно пользоваться понятием монохроматической чувствительности Siλ. Потери излучения обусловлены отражением света от поверхности полупроводника. Потери генерированных носителей учитываются коэффициентом собирания χ, определяющим ту часть генерированных светом носителей, которая разделяется p – n-переходом и создает фототок.

7.3 Инерционность

Фотодиоды являются наиболее быстродействующими фотоприемниками, и применяются для регистрации излучения, модулированного по интенсивности. Важным при использовании фотодиодов является влияние частоты модуляции интенсивности света на фототок диода. Если длительность интервалов между импульсами света много больше времени диффузии носителей через базу, то фототок имеет вид разделенных друг от друга импульсов тока. С увеличением частоты следования импульсов света длительность интервалов между ними уменьшается, и при больших частотах следующий импульс фототока начинается, когда предыдущий еще не успел закончиться. Таким образом, при большой частоте следования импульсов света фотодиод не успевает реагировать на каждый импульс. Импульсы фототока сливаются друг с другом.