5.2.1.  Принцип действия

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

.