Характеристики фотодиода.

Энергетические характеристики фотодиода (рис. 4, б) линейны в достаточно широком интервале изменений светового потока. Рост фототока с увеличением обратного напряжения объясняется расширением запирающего слоя и соответственным уменьшением ширины базы, в результате чего меньшая часть неосновных носителей рекомбинирует в толще базы в процессе диффузии к р-п переходу.

Относительные спектральные характеристики германиевого и кремниевого фотодиодов показаны на рис. , в). Образование пар зарядов при облучении фотодиодов обусловлено в основном собственным поглощением. Поэтому максимум спектральной характеристики приборов, выполненных из кремния, обладающего более широкой запрещенной зоной ( )' соответствует меньшим значениям λ по сравнению с приборами на основе германия (𝜟E_{з w}=0,72 эВ). По этой же причине и длинноволновая граница для германиевых приборов лежит в области более длинных волн.

Уменьшение чувствительности в области коротких волн объясняется следующими причинами. В этой области коэффициент достаточно велик ( 10⁵ см~¹), фотоны поглощаются в основном вблизи наружной поверхности базы, где вероятность рекомбинации на поверхностных центрах весьма велика, и число неосновных носителей, приходящих к р-п переходу, уменьшается.

Частотная характеристика фотодиода (рис. 4, г) отображает реакцию прибора на модулированный по яркости световой поток. По оси абсцисс отложена частота модуляции яркости потока Ф. Уменьшение фототока с увеличением частоты свидетельствует об инерционных свойствах фотодиода.

Инерционность фотодиодов обусловлена рядом факторов, среди которых важную роль играют время заряда емкости перехода, а также время диффузии носителей к переходу и время прохождения носителей через область объемного заряда в переходе. Если период модулирующих световой поток колебаний сравним с суммарным временем движения носителей, то процессы изменения тока в приборе как бы не успевают за быстрыми изменениями интенсивности светового потока. В результате с ростом частоты амплитуда переменной составляющей тока в нагрузке фотодиода уменьшается и увеличивается фазовый сдвиг между модулирующим световой поток колебанием и переменной составляющей тока в приборе. Можно показать , что при амплитуда тока уменьшается в раз по сравнению с ее значением на низкой частоте модуляции, а фазовый сдвиг превышает 70°.

Параметры фотодиодов. К числу параметров фотодиодов относятся прежде всего электрические величины, определяющие его режим работы: номинальное рабочее напряжение и максимально допустимое обратное напряжение , величина которого гарантирует работу прибора вне области пробоя перехода. В качестве параметров фотодиодов используются те же величины, что и для фоторезисторов, так как фотодиоды, так же как и фоторезисторы, служат для формирования электрических сигналов под действием облучающего света и для обнаружения и регистрации световых сигналов. К этим параметрам относятся: чувствительность s, граничная частота гр, пороговый поток и обнаружительная способность D.

Задачей данной лабораторной работы является определение диапазона линейности энергетической характеристики исследуемого фотодиода при двух схемах включения: фотогальванической схеме и схеме фотодиода (рис. 6 ).