Фотодиоды. Фотодиод (ФД) представляет собой диод с открытым p-n-переходом

Фотодиод (ФД) представляет собой диод с открытым p-n-переходом. Световой поток, падающий на открытый p-n-переход, приводит к появлению в одной из областей дополнительных неосновных носителей заряда. В результате этого увеличивается обратный ток. В общем случае ток фотодиода определяется выражением

I = I_S(e^U/j_т –1) – I_ф = I_диф – (I_S + I_ф),

где I_ф = S_iФ – фототок; S_i – интегральная чувствительность; Ф – световой поток.

Вольт-амперные характеристики ФД приведены на рис. 3.13, а, условное графическое изображение – на рис. 3.13, б.

Таким образом, в режиме короткого замыкания соблюдается прямая пропорциональность между током в диоде и световым потоком.

В режиме холостого хода тока в диоде нет, а напряжение холостого хода U_хх лежит на оси абсцисс (рис. 3.13, а). Прологарифмировав предыдущее выражение, можно получить величину напряжения холостого хода

U_хх = j_тln(I_ф/I_S + 1).

Таким образом, при I_ф = 0 между электродами при освещении появляется разность потенциалов, называемая фото-ЭДС. Фото-ЭДС равна напряжению U_хх и не может превышать контактной разности потенциалов j_к. Для кремниевых фотодиодов напряжение U_хх не превышает 0,7 В.

Фотодиоды находят применение как приемники оптического излучения. К основным характеристикам фотодиодов можно отнести: диапазон длин волн принимаемого излучения; интегральную чувствительность S_i, темновой ток I_т и постоянную времени t.

Обозначение фотодиода состоит из букв ФД и порядкового номера разработки. Например, фотодиод ФД24К имеет интегральную чувствительность 0,5 мкА/лк и темновой ток 1 мкА. В связи со сравнительно небольшим уровнем выходного сигнала фотодиоды обычно работают с усилителем. Усилитель может быть внешним или расположенным в одном корпусе вместе с фотоприемником.