Фотодиоды

Полупроводниковый фотодиод – фоточувствительный прибор с p-n-переходом или с выпрямляющим контактом металл-полупроводник.

В фотодиодах наиболее часто используется обратная ветвь ВАХ.

.

При освещении p-n-перехода световым потоком фотоны могут создавать пары носителей заряда вблизи p-n-перехода или в самом p-n-переходе. Если это произошло на длине свободного пробега от p-n-перехода, то носители заряда разделяются. Через p-n-переход будет протекать ток, величина которого прямо пропорциональна величине светового потока и практически не зависит от обратного приложенного напряжения.

Световая характеристика фотодиода – зависимость обратного фототока от освещённости. Представляет собой прямую линию, что объясняется тем, что толщина базы фотодиода значительно меньше длины свободного пробега. Практически все носители заряда, которые возникают в базе диода за счёт генерации, достигают p-n-перехода, участвуют в образовании . Потери неосновных носителей заряда незначительны и не зависят от величины освещённости.

Важным следствием является то, что фототок не зависит от приложенного напряжения, поэтому фотодиод характеризуется не удельной интегральной чувствительностью, а просто интегральной чувствительностью:

. (6.4)

Ещё одна важная особенность: малая инерционность (высокое быстродействие). На это могут влиять три основных фактора:

1) Время диффузии или дрейфа неосновных носителей заряда: .

2) Время пролёта неосновных носителей заряда через p-n-переход: .

3) Время перезарядки барьерной ёмкости p-n-перехода: .

В фотодиодах толщина базы имеет малые размеры (десятки мкм). Поэтому - не более 50 нс.

Время пролёта носителей заряда через p-n-переход определяется толщиной перехода и скоростью носителей. = 0,1 – 1 нс.

зависит от обратного напряжения. Чем больше напряжение, тем меньше ёмкость.

Общее время задержки – не более 100 нс. Лучшие диоды: = 10 нс.

Это самые быстродействующие фотоэлектронные приборы.