Фотодиоды

Фотодиод— это полупроводниковые приборы, принцип действия которых основан на внутреннем фотоэффекте, состоящем в генерации электронно-дырочных пар в р-п переходе под действием света, в результате чего увеличивается концентрация основных и неосновных носителей заряда в его объеме. Обратный ток фотодиода определяется концентрацией неосновных носителей и, следовательно, интенсивностью облучения. На схемах фотодиод обозначается

Фотодиоды применяются в качестве датчиков освещенности.

Диод Шоттки. В диоде Шоттки используется не p-n-переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Рассмотрим образование такого случай, когда контакт металла образован с полупроводником n-типа, при этом р абота выхода контакта и его свойства (рис. 9).

Рис. 9. Диод Шоттки

При контакте металла 1 с полупроводником 3 между ними возникает слой 2, который в зависимости от соотношения работы выхода электронов в металле и полупроводнике и от типа электропроводности полупроводника может быть обогащенным, инверсным или обедненным. Рассмотрим электронов в металле W_м больше работы выхода электронов в полупроводнике W_п (под работой выхода электронов понимают работу, соответствующую разности энергий между уровнем Ферми в веществе и уровнем энергии вне вещества около его поверхности, т. е. энергии, соответствующей потолку верхней свободной зоны). При образовании идеального контакта происходит диффузия электронов из полупроводника в металл (W_п< W_м), металл заряжается отрицательно, а в приконтактной области полупроводника образуется слой, обедненный основными носителями заряда заряженный положительно неподвижными ионами доноров. За счет этого возникают электрическое поле, напряженность которого направлена в сторону от полупроводника к металлу. Поле препятствует дальнейшему движению электронов в металл. Образованный слой располагается в полупроводнике, и обладает значительно большим удельным сопротивлением, чем удельное сопротивление металла.

При прямом включении (плюсом на металл, минусом на полупроводник) высота потенциального барьера снижается, сопротивление обра­зованного слоя уменьшается и через него электроны (основные носители для полупроводника) переходят в металл. Так как при этом инжекции дырок из металла в полупроводник не происходит, прямой ток обусловлен движением только основных носителей заряда полупроводника.

При обратном включении источника высота потенциального барьера повышается, и его могут преодолевать только дырки (неосновные носители заряда для полупроводника), так как поле образованного слоя для них является ускоряющим. Поток дырок в металл создает обратный ток. Но так как концентрация дырок мала, то обратный ток также мал.

Таким образом, образованный на границе между металлом и полупроводником слой располагается в полупроводнике у границы с металлом. Этот слой является запирающим и обладает выпрямляющим свойством. Он является неинжектирующим, что является большим преимуществом перед обычным p-n-переходом. Кроме того, в таком контакте можно обеспечить незначительную барьерную емкость. Из-за отсутствия инжекции в базу неосновных носителей в ней не происходят процессы накопления и рассасывания зарядов Барьерная емкость вследствие малой площади и большой ширины запирающего слоя мала, она не превышает 1 пФ, поэтому длительность переходных процессов, определяется в диодах Шотки только перезарядкой барьерной емкостью и составляет десятые доли наносекунды. Диоды Шотки можно использовать для работы на частотах до десятков гигагерц.

Эти уникальные свойства контакта металл — полупроводник позволяют создавать на его основе полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы) с идеальными характеристиками для работы в импульсных схемах.

Маркировка полупроводниковых диодов включает цифры и буквы:

- Первая буква характеризует исходный материал.

Например, К – кремний, Г – германий, А – арсенид галлия, И – фосфид индия.

- Вторая буква – класс или группа диода. Для обозначения подклассов диодов используется одна из следующих букв:

Д – диоды выпрямительные и импульсные; Ц – выпрямительные столбы и блоки; В – варикапы; И – туннельные диоды; А – сверхвысокочастотные диоды; С – стабилитроны; Г – генераторы шума; Л – излучающие оптоэлектронные приборы; О – оптопары.

- Третий элемент, обычно цифровой, обозначает применение и электрические свойства модели, по которому различают диоды внутри данного типа (например: 1 – малой мощности, 2 – средней мощности, 3 – большой мощности, 4 – универсальные и т.д).

• Четвертый элемент – буквенный (от А до Я), обозначающий вариант разработки.

Пример: КД202К – кремниевый выпрямительный диффузионный диод.