Фотодиод
Рис. 7.14 УГО
Фотодиод представляет собой полупроводниковый прибор, обратный ток которого зависит от освещенности р-n перехода.
Устройство фотодиода: p-n переход одной стороной обращен к стеклянному окну, через которое поступает свет, и защищен от воздействия света с других сторон.
Рис. 7.15 Устройство фотодиода
Рис. 7.16 Схема включения фотодиода - фотодиодный режим
Напряжение источника питания приложено к фотодиоду в обратном направлении.
Когда фотодиод не освещен, в цепи проходит обратный (темновой) ток небольшой величины (10-20 мкА для Ge и l-2 мкА для Si) неосновных носителей.
При освещении фотодиода появляется дополнительное число электронов и дырок, вследствие чего увеличивается переход неосновных носителей заряда: электронов из р-области и дырок из n-области. Это приводит к увеличению обратного тока и падению напряжения нарезисторе RH.
Т.о. происходит преобразование электромагнитного излучения в электрический сигнал.
Режим, при котором фотодиод включается в схему с внешним источником питания, называют фотодиодными режимом, т.е. при таком режиме фотодиод - управляемое светом сопротивление.
Фотодиод может включаться без внешнего источнщса питания (рис. 7.17) = это т.н. преобразовательный (фотогенераторный) режим.
Под действием света в р-n переходе происходит генерация пар носителей заряда (электронов и дырок).
Накопление основных носителей в областях р и n приводит к возникновению фото-ЭДС (фд).
При увеличении облучения генерация пар носителей растет и увеличивается величина фото - ЭДС, до тех пор, пока она не уравновесит внутреннее диффузионное поле р-n перехода.
Чем больше ширина запрещенной зоны и чем больше концентрация примесей в областях, тем больше фото -ЭДС.
Рис. 7.17 Фотогенераторный режим
Характеристики фотодиода
Основными характеристиками фотодидов являются ВАХ, световая и спектральная.
ВАХ, определяет зависимость тока фотодиода от напряжения на нем при постоянной величине светового потока.
При полном затемнении (Фо= 0) через фотодиод протекает темновой ток 1Т.
Рабочая часть характеристик при работе в фотодиодном режиме лежит в третьем квадранте.
Рис. 7.18 ВАХ фотодиода
Характерной особенностью рабочей области ВАХ (обратной ветви) является практически полная независимость тока фотодиода от приложенного напряжения.
Такой режим наступает при иобр порядка 1B.
Линейная зависимость фототока от освещенности является достоинством фотодиода.
2. Световая характеристика, показывает зависимость тока фотодиода от величины светового потока при постоянном напряжении на фотодиоде. В широком диапазоне изменений светового потока световая характеристика фотодиода оказывается линейной. При изменении температуры световая характеристика смещается параллельно начальному положению.
3. Спектральная характеристика, показывает зависимость спектральной чувствительности от длины волны падающего на фотодиод света.
Рис. 7.19 Световая характеристика и спектральная характеристика