Полупроводниковый фотодиод – это полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности. Обычно в качестве фотодиодов используют полупроводниковые диоды с p—n-переходом, смещенным в обратном направлении внешним источником питания (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Структура фотодиода (а); его условное обозначение (б) и включение фотодиода совместно с внешним источником (в)
При поглощении квантов света в p—n-переходе или в прилегающих к нему областях кристалла полупроводника образуются новые неравновесные носители заряда (пары «электрон – дырка»). Неосновные носители, возникшие в прилегающих к p—n-переходу областях на расстоянии, не превышающем диффузионной длины, диффундируют к p—n-переходу и проходят через него под действием электрического поля или, если смотреть энергетическую диаграмму, скатываются с потенциального барьера (рис.5.7). Поэтому обратный ток через фотодиод возрастает при освещении. К аналогичному результату приводит поглощение квантов света непосредственно в p—n-переходе. В результате при освещении фотодиода обратный ток через него возрастает на величину, называемую фототоком (рис. 5.8).
Рис. 5.7. Разделение неравновесных носителей
заряда, образованных квантами света
в р-п-переходе или вблизи него, на потенциальном барьере p-n-перехода
В рабочем диапазоне обратных напряжений при освещении фотодиода обратные токи практически не зависят от приложенного напряжения, хотя обратная ветвь ВАХ фотодиода в затемненном состоянии может не иметь участка насыщения тока.
Рис. 5.8. ВАХ фотодиода при
.