Fotodioda półprzewodnikowa

Symbol fotodiody

Fotodioda

Fotodioda – dioda półprzewodnikowa pracująca jako fotodetektor.

Fotodiody wykonane są jako elementy złącze p-n lub p-i-n, z warstwą samoistną (niedomieszkowaną). Fotony padające na złącze są absorbowane (zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne) w rezultacie czego elektron zostaje przeniesiony do pasma przewodnictwa i powstaje para elektron-dziura. Elektrony swobodne są przyciągane przez dodatni ładunek przestrzenny na granicy obszaru typu n, dziury zaś wędrują do obszaru typu p. Prąd przewodzenia złącza p-n zwiększa się wraz ze wzrostem strumienia świetlnego. Złącze musi być spolaryzowane zaporowo z zewnętrznego źródła napięcia.

Tryby pracy

• Brak polaryzacji – dioda pracuje jako źródło prądu elektrycznego, przy oświetleniu w złączu powstaje siła elektromotoryczna wywołująca prąd elektryczny (fotoprąd lub zjawisko fotowoltaiczne).
• przy polaryzacji zaporowej – do diody podłączone jest napięcie w kierunku zaporowym, dioda pełni rolę rezystora którego opór zależy od oświetlenia. Przy braku światła płynie tzw. prąd ciemny. Po oświetleniu liczba ładunków mniejszościowych wzrasta, a co za tym idzie wzrasta prąd wsteczny.

Zastosowania

• przy braku polaryzacji – bateria słoneczna
• przy polaryzacji zaporowej – nieliniowy rezystor, w którym opór zależy od strumienia światła

W obu przypadkach można wykorzystać fotodiodę jako detektor.

Typowe konstrukcje

• stopowa (częstotliwość graniczna f_gr~10 MHz)
• dyfuzyjna-mesa (f_gr ~ 100 MHz)
• dyfuzyjna-planarna (f_gr ~ 100 MHz)
• pin (f_gr ~ 10 GHz, napięcie zasilające 1 V ~100 V)
• fotodioda lawinowa (f_gr ~ GHz, napięcie zasilające 200 V ~ 400 V)
• ostrzowa.

Bibliografia

• Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków – Praca zbiorowa, Warszawa 1978

Zobacz też

• fototranzystor
• fotorezystor
• fotokomórka
• efekt fotoelektryczny