Фотодиод

Фотодиод

Фотодиод – полупроводниковый диод, который при воздействии на него оптического излучения обладает свойством односторонней фотопроводимости. Фотодиод представляет собой полупроводниковый кристалл, как правило, с электронно-дырочным переходом, снабженный двумя металлическими выводами и вмонтированный в пластмассовый или металлический защитный корпус. Материалами, из которых изготавливаются фотодиоды, служат GaAs, Ge, Si, HgCdTe и др.

Различают два режима работы фотодиодов: фотодиодный, когда во внешней цепи фотодиода имеется источник постоянного тока, который создает обратное смещение на р-n-переходе, и вентильный, когда подобный источник отсутствует.

В фотодиодном режиме фотодиоды применяют для управления электрическим током в цепи фотодиода в соответствии с переменой интенсивности падающего излучения.

Образующиеся под воздействием излучения неосновные носители проходят через р-n-переход и ослабляют его электрическое поле.

Фототок в фотодиоде линейно зависит от интенсивности падающего излучения в широких пределах и почти не зависит от напряжения смещения.

В вентильном режиме фотодиоды, как и полупроводниковые фотоэлементы, применяют в качестве генератора фотоЭДС.

Основными параметрами фотодиодов являются:

  1) порог чувствительности – величина минимального сигнала, который фиксируется фотодиодом, отнесенная к единице полосы рабочих частот, достигает 10—14 Вт/Гц;

  2) уровень шумов – не выше 10—9 А;

  3) область спектральной чувствительности находится в пределах 0,3—15 мкм;

  4) спектральная чувствительность, т. е. отношение фототока к потоку с известной длиной волны падающего монохроматического излучения, составляет 0,5—1 А/Вт;

  5) инерционность – время установления фототока, порядка 10^-7—10^-8 с.

В лавинном фотодиоде, который представляет собой разновидность фотодиода с р-n-структурой, применяют лавинное умножение тока в р-n-переходе для увеличения чувствительности, базирующееся на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10²—10⁴. Существуют также фотодиоды с р-i-n-структурой; по сравнению с фотодиодами с р-n-структурой они имеют гораздо меньшую инерционность (до 10^-10 с).

Фотодиоды находят применение в вычислительной технике, устройствах автоматики, лазерной технике, измерительной технике и т. п.