Фотодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие световую энергию в энергию электрическую.
Обозначение:
Изготавливают фотодиоды из германия и кремния. Работает фотодиод при обратном включении.
Устройство:
P-n переход помещается в металлический корпус со стеклянным окном.
Принцип работы:
Принцип работы фотодиода основан на внутреннем и внешнем фотоэффекте. Когда диод не освещен, в цепи протекает обратный темновой ток небольшой величины . При освещении фотодиода происходит фотогенерация пар НЗ (т.е. возникает внутренний фотоэффект – валентные электроны, получив световую энергию фотонов, переходят из ВЗ в ЗП). Проводимость диода при этом возрастает, следовательно, возрастает обратный ток фотодиода до значения . Разность между световым и темновым токами называется фототоком:
Фотодиод может включаться в схему как с внешним источником питания (фотодиодный режим), так и без него (ве́нтильный режим).
(Используется при слабых световых (Используется при мощных
|
|
потоках) световых потоках, например,
солнечное излучение)
|
p n
ННЗ Ө
ЕВН ННЗ
ЕВНЕШН
|
а) Пусть имеется поток фотонов с энергией . Образовавшиеся за счет фотогенерации НЗ диффундируют к переходу. Суммарное поле перехода () является ускоряющим для ННЗ, поэтому ННЗ перебрасываются полем в соседние области, образуя световой ток .
б) Пусть освещение перехода отсутствует. В этом случае фотогенерация также будет отсутствовать, поэтому через переход суммарным полем будут перебрасываться в небольшом количестве ННЗ, образованные за счет генерации, и через диод будет протекать темновой ток небольшой величины.
Рассмотрим ве́нтильный режим:
В этом режиме будут происходить те же самые процессы, что и в фотодиодном режиме, только переброс ННЗ через переход будет осуществляться исключительно за счет внутреннего поля .
Применение фотодиодов:
· В вычислительной технике фотодиоды используют в устройствах ввода-вывода информации, т.к. фотодиоды обладают хорошей развязкой между входом и выходом (отсутствует электрическая связь между входом и выходом).
· В кино-, фото-аппаратуре.
· В оптронах в качестве фотоприёмников.
· Вентили – в качестве солнечных батарей.