14 Вах фотодиода

Вольтамперные характеристики I=f(U) при Ф=const для фотодиодного режима (рис.4.4) напоминают выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой. Если светового потока нет, то через фотодиод протекает обычный начальный обратный ток I₀, который называют темновым. Под действием светового потока ток в диоде возрастает и характеристики располагаются выше. Чем больше световой поток, тем больше ток. Но при некотором напряжении возникает электрический пробой (участки резкого увеличения тока на характеристике).

I_обр

Ф₂>Ф₁

Ф₁>Ф

Ф=0

0 I₀ U_обр

Рис.4.4.Вольт-амперные характеристики фотодиода для фотодиодного режима

15 Схема включения фотодиода для работы в фотодиодном режиме

Рис.6.9. Схема включения фотодиода для работы в фотодиодном режиме

16 Энергетические характеристики фотодиода

Энергетические характеристики фотодиода I=f(Ф) при U=const линейны и мало зависят от напряжения (рис.4.5).

17 Параметры фотодиодов

Параметры:

• чувствительность

отражает изменение электрического состояния на выходе фотодиода при подаче на вход единичного оптического сигнала. Количественно чувствительность измеряется отношением изменения электрической характеристики, снимаемой на выходе фотоприёмника, к световому потоку или потоку излучения, его вызвавшему.

;   — токовая чувствительность по световому потоку

;   — вольтаическая чувствительность по энергетическому потоку

• шумы

помимо полезного сигнала на выходе фотодиода появляется хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром — шум фотодиода. Он не позволяет регистрировать сколь угодно малые полезные сигналы. Шум фотодиода складывается из шумов полупроводникового материала и фотонного шума.

18 Принцип действия фотогальванического элемента

Полупроводниковые фотоэлементы, иначе называемые вентильными или фотогальваническими, служат для преобразования энергии излучения в электрическую энергию. По существу они представляют собой фотодиоды, работающие без источника внешнего напряжения в фотовентильном режиме и создающие собственную ЭДС под действием излучения.

Фотоны, воздействуя на p-n-переход и прилегающие к нему области, вызывают генерацию пар носителей заряда. Возникшие в p- и n-областях дырки и электроны диффундируют к переходу, и если они не успели рекомбинировать, то попадают под действие внутреннего электрического поля, имеющегося в переходе. Это поле также действует и на носителей заряда, возникших в самом переходе. Поле разделяет электроны и дырки. Для неосновных носителей, например для электронов, возникших в p-области, поле перехода является ускоряющим. Оно перебрасывает электроны в n-область. Аналогично дырки перебрасываются полем из n-области в p-область. А для основных носителей поле перехода является тормозящим, и эти носители остаются в своей области, т.е. дырки остаются в p-области, а электроны – в n-области (рис.4.7).