Фотодиоды

Фотодиод представляет собой полупроводниковый приемник оптического излучения с одним р-п-переходом.

В результате освещения полупроводника при разомкнутом р-п- переходе на зажимах фотодиода возникает ЭДС, которая называется фото-ЭДС и зависит от величины светового потока. Фото-ЭДС может быть использована для создания тока в нагрузочном сопротивлении, включенном во внешнюю цепь прибора. При этом фотодиод работает в режиме фотогенератора без постороннего источника напряжения, непосредственно преобразуя световую энергию в электрическую.

Фотодиод может работать в режиме фотопреобразователя совместно с внешним источником электрической энергии, положительный полюс которого подключается к п-слою, а отрицательный — к p-слою. Под действием напряжения источника в цепи фотодиода, включенного в непроводящем направлении, при отсутствии освещения протекает небольшой темновой ток 1Т. В этом случае фотодиод ничем не отличается от обычного диода. При освещении фотодиода поток неосновных носителей заряда через р-п-переход возрастает. В результате увеличивается ток во внешней цепи, который определяется напряжением внешнего источника и световым потоком.

Условное графическое обозначение фотодиода на принципиальных электрических схемах и схема его включения с внешним источником приведены на рис. 10.13.

Основными характеристиками фотодиода являются ВАХ и энергетические характеристики. ВАХ показывает зависимость тока I, протекающего через фотодиод, от напряжения U, приложенного к его выводам, при различных значениях светового потока Ф = const (рис. 10.14, а).

Энергетические характеристики фотодиода связывают фототок 1Ф со световым потоком Ф, падающим на фотодиод. Зависимость фототока от светового потока при работе фотодиода в генераторном режиме (?вн = 0) при различных сопротивлениях нагрузки RH = const приведены на рис. 10.14, б). На рис. 10.14, в показаны энергетические характеристики при работе фотодиода с внешним источником ЭДС Евн = const.

Условное обозначение фотодиода (а) и схема его включения с внешним источником (б)

Рис. 10.13. Условное обозначение фотодиода (а) и схема его включения с внешним источником (б)

Основные параметры фотодиодов:

  • • интегральная токовая чувствительность Sj инт = 1Ф/Ф — отношение фототока диода к интенсивности падающего светового потока;
  • • рабочее напряжение Up;
  • • темновой ток /т;
  • • граничная частота /гр — частота, на которой интегральная чувствительность фотодиода уменьшается в V2 раз по сравнению со своим статическим значением;
  • • максимум спектральной чувствительности Хтах.
ВАХ [а) и энергетические характеристики фотодиода в генераторном режиме (б) и при работе с внешним источником (в)

Рис. 10.14. ВАХ [а) и энергетические характеристики фотодиода в генераторном режиме (б) и при работе с внешним источником (в)

По сравнению с фоторезисторами фотодиоды являются более быстродействующими, но имеют меньшую чувствительность. Существенным недостатком фотодиодов является зависимость их параметров от температуры.

Примеры обозначений фотодиодов: ФДК-1в, ФД-611, КДФ-111Б.

Фотодиоды, как приемники излучения, нашли широкое применение в фотометрии, фотокалориметрии, для контроля источников света, измерения интенсивности освещения, прозрачности среды и т.д. Фотодиоды, работающие в режиме фотопреобразователя, используются в качестве источников питания, преобразующих энергию солнечного излучения в электрическую.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >