Фотодиоди характеристики и принципи на работа на устройството

Най-добре е конвенционален фотодиод полупроводников диод, в която е възможно да се повлияе на оптично лъчение в р-п-възел.

В състояние на равновесие, когато радиация поток е напълно отсъства, разпределението на плътността носител и потенциалната енергия лента диаграма на конвенционален фотодиод напълно съответства р-п-структура.

Когато са изложени на радиация в посока, перпендикулярна на равнината на р-п-кръстовище, в резултат на абсорбция на фотони с енергия по-голяма от Bandgap в п-регион като електрон-дупка двойки. Тези електрони и дупки, наречени photocarriers.

В дифузия във вътрешността на photocarriers п-регион на главната фракция на електроните и дупките рекомбинират и не време достига границата на р-п-възел. Там photocarriers са разделени от електрическото поле на р-н-преход, дупките отиват в р-област, и електроните не могат да преодолеят областта на прехода и да се натрупват на границата на п-р-н-кръстовище и областта.

Така ток през р-п-преход е причинено от плаващите на малцинствените носители - дупки. Photocarriers дрейф текущи се нарича фототок.

Photocarriers - р-дупка се заредени положително по отношение на област п-регион и photocarriers - електрони - п-регион е отрицателна по отношение на р-региона. Получената потенциална разлика се нарича Еф фотоволтаични. Генерираният ток в фотодиод - обратно, то е насочено от катода към анода, и неговата величина е по-голяма по-голяма осветеност.

Фотодиоди могат да работят в един от двата режима - без външен източник на електрическа енергия (режим photoacid) или към външен източник на електрическа енергия (режим photoconverter).

Фотодиоди, работещи в режим на photoacid, които често се използват за източник на енергия, които преобразуват слънчевата енергия в електрическа енергия. Те се наричат ​​слънчеви клетки и са част от слънчевите панели, използвани в космически кораби.

силициеви соларни клетки ефективност е около 20%, а слънчевите клетки филм може да имат много по-голямо значение. Важни технически параметри на слънчеви панели е връзката на изходната мощност към маса и площта, заета от слънчеви батерии. Тези параметри достигне стойности от 200 W / кг и 1 кВт / m2, съответно.

При работа фотодиод fotopreobrazovatelnom захранващ източник Е в режим на верига в обратна посока (фиг. 1а). Назад клон фотодиод използва VAC при различни осветление (Фиг. 1Ь).

Фиг. 1. Схема на свързване на фотодиод в режим fotopreobrazovatelnom: а - своя верига, б - CVC фотодиод

Токът и напрежението в RL товарното съпротивление може да се определи графично от пресечните точки на линията IVC фотодиод и съпротивление RL съответстващ резистор. При липса на осветление фотодиод работи по конвенционален режим диод. Тъмната ток в фотодиодите на германий е 10 - 30 микроампера, на силиций с 1 - 3 тА.

Ако фотодиоди използват обратим електрическа повреда придружава от лавина умножение на носители на заряд ценерови диоди, тогава фототока и следователно увеличават чувствителността значително.

Чувствителността на фотодиод на лавина може да бъде няколко порядъка по-голяма от тази на конвенционалните фотодиоди (Ge у - 200 - 300 пъти, на силиция - 104 - 106 пъти).

Avalanche фотодиоди са бързи фотоволтаични устройства, тяхната честота варира до 10 GHz. Недостатък на лавина фотодиоди е по-високо ниво на шума в сравнение с конвенционалните фотодиоди.

Фиг. 2. верига превключване Фоторезистор (А), ASB (б), енергията (в) и волт-амперна (Z) характеристики Фоторезистор

Освен фотодиоди, фоторезистори се използват (Фигура 2), фототранзистори и fototiristory. която използва вътрешен фотоефект. Един типичен недостатък е високата им инерция (ограничаване на работна честота ГФР