Fotodioda
Fotodioda to półprzewodnikowy element elektroniczny działający jako fotodetektor. Wykonuje się ją w formie złącza p-n lub p-i-n, z warstwą samoistną. Kiedy fotony padają na złącze, są absorbowane, co prowadzi do generacji par elektron-dziura. Elektrony swobodne przemieszczają się do obszaru typu n, a dziury do obszaru typu p, co zwiększa prąd przewodzenia w odpowiedzi na wzrastający strumień świetlny. Złącze musi być spolaryzowane zaporowo z zewnętrznego źródła napięcia.
Tryby pracy
- Brak polaryzacji: Dioda generuje prąd elektryczny w wyniku oświetlenia, co prowadzi do zjawiska fotowoltaicznego.
- Polaryzacja zaporowa: Dioda działa jako rezystor, a jej opór zależy od oświetlenia, co skutkuje prądem ciemnym w ciemności.
Zastosowania
- Brak polaryzacji: Używana jako bateria słoneczna.
- Polaryzacja zaporowa: Funkcjonuje jako nieliniowy rezystor, gdzie opór zmienia się w zależności od strumienia światła.
Fotodioda może być także wykorzystana jako detektor w obu przypadkach.
Typowe konstrukcje
- Stopowa (częstotliwość graniczna ~ 10 MHz)
- Dyfuzyjna-mesa (~ 100 MHz)
- Dyfuzyjna-planarna (~ 100 MHz)
- PIN (~ 10 GHz, napięcie zasilające 1 V ~ 100 V)
- Fotodioda lawinowa (~ GHz, napięcie zasilające 200 V ~ 400 V)
- Ostrzowa
Ciemna rezystancja
W półprzewodnikach, nawet w ciemności, obecne są nośniki ładunków mniejszościowych, co skutkuje ciągłym prądem wstecznego nasycenia, zwanym prądem ciemnym. Wartość ta zależy od napięcia i prądu ciemnego fotodiody. Gdy do diody dociera światło, prąd wsteczny rośnie liniowo, ale tylko do pewnego punktu, określanego jako prąd nasycenia fotodiody, po czym nie zwiększa się proporcjonalnie do natężenia światła.
Bibliografia
- Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków – Praca zbiorowa, Warszawa 1978
