Нагрузочный режим

В рабочем режиме фотодиода сигнал U_Rн снимается с сопротивления нагрузки R_н (рис. 5.6), которое включается в анодную цепь.

При включении сопротивления R_н происходит перераспределение напряжения источника питания E_a между прибором и сопротивлением. Если при R_н= 0 все прилагаемое от источника питания напряжение падает между катодом и анодом фотодиода (Е_а=U_a), то при наличии R_н часть напряжения падает между катодом и анодом, а вторая часть – на сопротивление нагрузки U_Rн.:

E_a= U_a + U_Rн.

Надо помнить, что включение R_н всегда ведет к перераспределению напряжения источника питания и соответственно к уменьшению U_a и тока анода I_a.

Сопротивление нагрузки включено поледовательно с фотодиодом, ток через диодный промежуток и R_н протекает тот же. В соответствии с законом Кирхгофа для контура, обтекаемого током I_a , можно записать:

E_a= U_a + I_a × R_н .

Возьмем на вольтамперной характеристике (рис. 5.7) точку А. В этой точке между катодом и анодом фотодиода приложено напряжение U_a и протекает ток I_a . Чтобы найти, какое напряжение падает на R_н и чему равно напряжение источника питания при этом, построим нагрузочную прямую. Чтобы построить прямую, достаточно найти две точки.

Предположим, что I_a = 0, тогда напряжения на сопротивлении нагрузки нет, и все напряжение источника питания приложено между катодом и анодом (Е_а=U_a). Находим точку, соответствующую Е_а на оси абсцисс. Чтобы найти точку на оси ординат, необходимо выполнение условия U_a= 0. Тогда точка на оси ординат будет I_a= . Соединим эти две точки и получаем нагрузочную прямую для определенного R_н . На оси абсцисс получили напряжение источника питания Е_а , известно напряжение между катодом и анодом фотодиода, а разность этих двух напряжений дает напряжение, падающее на сопротивлении нагрузки U_Rн . На оси ординат полученная точка I_a = E_a /R_н позволяет определить R_н для данной нагрузочной прямой. Если сопротивление нагрузки увеличить, то точка I_a= E/R_н сместится вниз, и, наоборот, уменьшение R_н перемещает точку E_a/R_н вверх. Учитывая, что ток анода I_a в фотоэлементах измеряется в мКА, сопротивления нагрузки измеряются в МОм.