ФОТОДИОДЫ

Фотодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, р которых используется внутренний фотоэффект. Световой поток управляет обратным током фотодиодов. Под воздействием света на электронно-дырочный переход и прилегающие к нему области происхо­дит генерация пар носителей заряда, проводимость диода возрастает и обрат­ный ток увеличивается. Такой режим работы называется фотодиодным (рис. 13.3). Вольт-амперные характери­стики I = f(U) при Ф = const для фото­диодного режима (рис. 13.4) напоминают выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с об­щей базой. Если светового потока нет, то через фотодиод протекает обычный начальный обратный ток /₀, который называют темповым. А под действием светового потока ток в диоде возраста­ет и характеристика располагается вы­ше. Чем больше световой поток, тем больше ток. Повышение обратного на­пряжения на диоде незначительно уве­личивает ток. Но при некотором на­пряжении возникает электрический про­бой {штриховые участки характеристик). Энергетические характеристики фото­диода / = / (Ф) при U = const линейны и мало зависят от напряжения (рис. 13.5).

Рис. 13.3. Схема включения фотодиода для работы в фотодиодном режиме

Рис. 13.4. Вольт-амперные характеристики фотодиода для фотодиодного режима

Рис. 13.5. Энергетические характеристики фотодиода

Интегральная чувствительность фотодиода обычно составляет десятки миллиампер на люмен. Она зависит от длины волны световых лучей и имеет максимум при некоторой длине волны, различной для разных полупроводников. Инерционность фотодиодов невелика. Они могут работать на частотах до нескольких сотен мегагерц.. А у фото­диодов со структурой p — i — n граничные частоты повышаются до десятков гига­герц. Рабочее напряжение у фотодиодов обычно 10 — 30 В. Темповой ток не пре­вышает 20 мкА для германиевых при­боров и 2 мкА — для кремниевых. Ток при освещении составляет сотни микро­ампер. В последнее время разработаны фотодиоды на сложных полупровод­никах, наиболее чувствительные к инфра­красному излучению. Большинство фо­тодиодов изготовляется по планарной технологии (рис. 13.6).

Имеется несколько разновидностей фотодиодов. У лавинных фотодиодов происходит лавинное размножение носи­телей в п— р-переходе и за счет этого в десятки раз возрастает чувствитель-

ность^ В фотодиодах с барьером Шотки имеется контакт полупроводника с металлом. Это диоды с повышенным быстродействием. Улучшенными свой­ствами обладают фотодиоды с гетеропереходами. Все фотодиоды могут рабо­тать и как генераторы ЭДС, о чем рас­сказано в следующем параграфе.