64. Основными характеристиками фотодиодов являются:

1. Вольтамперная характеристика I_Ф=f(U) .Это зависимость фототока I_Ф от напряжения на фотодиоде при неизменном световом потоке.

Вольтамперная характеристика описывается следующим уравнением:

, (137)

где: U_H - напряжение между анодом и катодом фотодиода. В случае фотогальванического включения это - напряжение на нагрузке;

I_CB - световой ток - суммарный поток носителей электрического заряда, образовавшихся вследствие внутреннего фотоэффекта и разделённых полем p-n перехода;

I_H - ток нагрузки (в случае фотогальванического включения);

I_ТЕМ - темновой ток - суммарный поток носителей электрических зарядов, пересекающих границу раздела при отсутствии освещения;

k - постоянная Больцмана, k=1,38·10^-23Дж/град.;

q - заряд электрона, q=1,6·10^-19 Кул.;

Т - абсолютная температура.

Вид вольтамперной характеристики показан на (Рис.151). При Ф=0 вольтамперная характеристика фотодиода превращается в вольтамперную характеристику обычного p-n перехода, достаточно подробно изученную ранее. При наличии освещения ток нагрузки, как видно из (Рис. 151), потечёт по внешней цепи от области р к области n, а внутри кристалла - от обл асти n к области р, т.е. в направлении, которое для обыкновенного диода является обратным и откладывается вниз от нуля по оси ординат; напряжение на фотодиоде - (+) на области р, (-) на области n является прямым для обыкновенного диода и поэтому откладывается вправо от нуля на оси абсцисс. Фактически вольтамперная характеристика фотодиода представляет собой вольтамперную характеристику обычного p-n перехода, смещённую вниз и вправо в зависимости от светового потока Ф.

Точки пересечения характеристики с осями координат представляют собой напряжение холостого хода U_ХХ (или фото Э.Д.С.) на оси абсцисс и ток короткого замыкания I_КЗ на оси ординат.

Участок характеристики за точкой U_ХХ представляет собой режим, когда фотодиод работает с внешним источником Э.Д.С., включенным встречно по отношению к фотодиоду.

Участок за точкой I_КЗ характеризует работу фотодиода с внешним источником Э.Д.С., включенным согласно по отношению к фотодиоду. Это и есть фотодиодное включение, которое будет рассматриваться ниже.

2. Световая характеристика фотодиода I_СВ =f(Ф) или Е= f(Ф) представлена на (Рис.152) Как следует из (137), напряжение на фотодиоде, или, в режиме холостого хода, фото Э.Д.С. Е изменяется по логарифмическому закону при возрастании светового потока Ф , а световой ток I_СВ прямо пропорционально зависит от светового потока Ф (Рис.152). Поэтому при увеличении светового потока Ф характеристики на (Рис. 151) смещаются неодинаково по оси абсцисс и по оси ординат. Так по оси ординат, где откладывается световой ток, характеристики смещаются равномерно при изменении светового потока. По оси абсцисс, где откладывается U_ХХ=Е, эти характеристики смещаются нелинейно, а в соответствии с кривой Е= f(Ф) на (Рис.152).

3. Спектральная характеристика. Это- зависимость S^*=f(λ),

г де S^* - относительная мощность фотодиода; λ – длина волны электромагнитного излучения. Вид этой характеристики представлен на (Рис.153).

З ависимость 1 представляет собой относительную мощность солнечного излучения. Зависимости 2 и 3 показывают относительную мощность фотодиодов, выполненных на основе кремния и германия. Очевидно, что в области видимой части спектра солнечного излучения наибольшую относительную мощность имеет фотодиод на основе кремния. Именно из кремния делают чаще всего фотодиоды, работающие в этой области длин