Фотодиод

При освещении перехода фотонами с энергией , превышающей ширину запрещенной зоны , как в области, так и в области электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости. При этом образуется пара носителей: электрон проводимости и дырка. Под действием электрического поля запирающего слоя дырки, как это показано на зонной диаграмме рис. 35.34 движутся из области в область (они как бы всплывают подобно воздушным пузырькам в воде), а электроны – из области в область (они как бы скатываются по потенциальному склону). В переходе возникает ЭДС. Если теперь к и областям подключить внешнюю электрическую цепь, то в такой замкнутой цепи возникнет электрический ток. Таким образом, переход преобразует световую энергию в электрическую.

Прибор, в котором используется это явление, называется фотодиодом. Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов: 1) без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора); 2) с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя). На рис. 35.35 показано строение (а) фотодиода и схемы его включения в режиме фотогенератора (б) и фотопреобразователя (в). Как видим, в режиме фотопреобразователя напряжение источника питания прикладывается к фотодиоду в обратном направлении. Свет падает на тонкий слой области, фотодиод подключается к внешней цепи с сопротивлением нагрузки с помощью проводящих контактов 1 и 2. Контакт 1 представляет собой тончайшую, практически прозрачную пленку золота.

В режиме фотопреобразователя фотодиоды применяются для контроля источников света, измерения интенсивности освещения и др. Кремниевые фотодиоды в режиме фотогенератора дают ЕДС около 0,5 В при КПД около 15%. Фотодиоды в виде солнечных батарей используются на космических аппаратах, для питания калькуляторов и т. д.