Фотовентильный режим

ФОТОДИОДЫ

ФОТОПРИБОРЫ

Приборы предназначенные для преобразования световой энергии в электрическую и наоборот. К первому классу относят фотоприемники (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и т. д.), ко второму классу относятся светоизлучатели (светодиоды, полупроводниковые лазеры и т. д.).

Фотодиоды могут работать в электрических схемах в двух режимах:

1) с внешним источником питания;

2) без источника питания.

В первом случае режим фотодиодный, а во втором фотовентильный (режим генерации фотоэдс).

При облучении фотодиода квантом света с энергией большей или раной энергии ионизации матричных атомов, возникают электронно-дырочные пары.

в этом режиме возникают три случая:

1. Ионизация подвергается вне области ОПЗ и вне диффузионной длины, если энергия кванта равна энергии ионизации , то возникающая электронно-дырочная пара существует малое время т. к. потенциальное поле иона вновь захватывает его, фотопроводимости не образуется, если облучается энергия кванта больше энергии ионизации , тогда свободный электрон уходит в окружающее пространство, и тогда он идет в направлении ОПЗ p-n перехода, возникает фотопроводимость. Во всех других направлениях он рекомбинирует, фотопроводимости не возникает.

2. Пусть электронно-дырочная пара возникает в пределах диффузионной длины. Если учесть, что диффузионная длина это пространство, в области которого он идет в направлении к ОПЗ p-n перехода, то вытекает вывод, что сильно или слабо, но возникший электрон будет притягиваться положительным зарядом p-n перехода, т. е. однозначно возникает эффект разделения электронно-дырочной пары. Особенность этой фотопроводимости является ее нарастание в направлении к ОПЗ p-n перехода. Обусловлено тем, что большая протяженность повышает вероятность рекомбинации электронов, чем ближе к ОПЗ, тем меньше вероятность рекомбинации.

3. Если квант света с энергией поглощается ОПЗ p-n перехода, то рождение электронно-дырочной пары осуществляется непосредственно в поле электрических зарядов p-n перехода, поэтому даже в процессе рождения они начнут разделяться, образуя проводимость. Свободные электроны и дырки устремляются соответственно к положительному и отрицательному заряду p-n перехода. В этом случае действуют два механизма:

1) Осуществляется рекомбинация электронов и дырок с образованием нейтральных атомов, контактная разность потенциалов уменьшается на величину рекомбинировавшего заряда. Уменьшение потенциального барьера p-n перехода запускает механизм диффузионного тока, начинается мощное рождение фотопроводимости.

2) В большинстве практических случаев облучению подвергается ОПЗ p-n перехода. При прямом смещении p-n перехода направления фотоэдс и внешнего источника противоположны. При величина внешнего источника питания напряжения становится численно равной фотоэдс.

Характерной особенностью фотодиода является появление т. А, после которой ВАХ характеризуется одной линией. Это означает, что при напряжении исчезает ОПЗ p-n перехода. После т. А свойства фотодиода определяются свойствами полупроводникового материала. Зависимость ВАХ от светового потока практически линейная в рабочем диапазоне параметров, в этом режиме фотодиод обладает максимальной чувствительностью. В большинстве практических случаев фотодиоды работают при обратном смещении.