Print Shortlink

ФОТОДИОД.

ФОТОДИОД.

            Сегодня прогресс в различных областях науки и техники нельзя представить без применения приборов оптической электроники. Любое оптоэлектронное устройство содержит блок фотоприёма, основным элементом,  которого,  как правило, является фотодиод.

Такое положение дел, легко объяснить тем, что современные фотодиоды обладают наилучшим сочетанием основных параметров наиболее важных в оптоэлектронике:

- большой коэффициент чувствительности;

- высокое быстродействие;

- малое рабочее напряжение;

- малые значения паразитных параметров;

- простота устройства.

И в тоже время отмечают главный недостаток фотодиодов: отсутствие усиления. Конструктивно этот вопрос решается путём введения усилительного каскада.

Фотодиоды.

Рис.1. Фотодиоды.

Фотодиод – полупроводниковый диод, который обладает свойством односторонней фотопроводимости, возникающей при воздействии на него оптического излучения, величина обратного тока устройства зависит от освещённости. При поглощении квантов света в p – n переходе или прилегающих к нему областях фотодиода формируются новые носители заряда. Неосновные носители заряда, скопившиеся в областях, которые прилегают к p – n переходу, на расстояние менее диффузионной  длинны, диффундируют в p – n переход и проходят через него под действием электрического поля. Иными словами, при освещении обратный ток фотодиода возрастает. Поглощение квантов света непосредственно в p – n переходе ведёт к аналогичному эффекту. Величину, на которую возрастает обратный ток, принято называть фототоком.

 

Рис. 2. Принципиальная схема фотодиода.

а) – направление светового пучка параллельно плоскости pn перехода;

б) – световой пучок и плоскость pn перехода взаимно перпендикулярны.

1 – контакт n – области; 2 – контакт p – области; 3 – выводы; 4 – pn переход.

Все фотодиоды принято разделять на:

  1. Кремниевые фотодиоды ( кремниевые фотодиоды с предусилителем,  кремниевые фотодиодные  линейки ),  они обладают высокой чувствительностью и низким темновым током, используются в точной фотометрии.
  2. PIN – фотодиоды, они обладают широкой полосой пропускания при малом напряжении смещения – идеальные детекторы для применения в высокоскоростной фотометрии и оптических линиях связи.
  3. Рентгеновские фотодиоды, они применяются для детектирования ионизирующего излучения и частиц с высокой энергией.
  4. Инфракрасные фотодиоды используются в пультах дистанционного управления, системах охраны и автоматики.

Принято различать два режима работы фотодиода: фотодиодный, когда во внешней цепи фотодиода содержится источник постоянного тока и вентильный, когда такого источника нет.

 

а ,б

Рис. 3. Фотодиодный (а) и вентильный (б) режимы работы фотодиода.

 

Работу фотодиода принято характеризовать следующими параметрами:

- вольт-амперная характеристика ( зависимость светового тока при постоянном световом потоке от напряжения );

- световая характеристика фотодиода ( зависимость фототока от освещённости );

- спектральная характеристика фотодиода ( зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод );

- продолжительность отрезка времени в течение,  которого фототок фотодиода изменяется в e раз      ( 63 % )  по отношению к установившемуся значению;

- величина сопротивления фотодиода, в отсутствии освещения – темновое сопротивление;

- интегральная чувствительность – отношение величины фототока к освещённости;

- инерционность ( время установки фототока, величина  порядка 10-7 - 10-8 сек ).

Таким образом, уже сейчас фотодиод входит в состав многих сложных оптоэлектронных устройств: оптоэлектронных интегральных микросхем и многоэлементных фотоприёмников. Фотодиод является широкополосным приёмником и это лежит в основе его дальнейшего повсеместного использования.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Leave a Reply

Spam Protection by WP-SpamFree

мой твиттер