СВЕТОДИОД-ПОМОЩНИК
Фотодиоды как фотоприёмники могут работать
Вольтамперная характеристика p – n перехода фотодиода.
Фотодиоды как фотоприёмники могут работать в двух режима:
1. Без приложения внешнего напряжения к p – n переходу, т. е. как источники тока (напряжения ) на рис.1 1-ая область; такой режим работы называется вентильным.
2. При приложении напряжения в запирающем направлении; такой режим называется фотодиодным. Его мы можем разделить на две области:
а. На рис.1 2-ая область используется в p –I – n диодах.
б. Если обратное смещение увеличено до значения, близкого к пробойному Vпроб фототок резко возрастает в результате процесса лавинной ионизации, который приводит к пробою. На рис.1. эта 3-тья область.
Рис. 2 вольт-амперные характеристики р-n перехода.
Из рис. 1 видно, что фотодиод может по-разному использоваться для детектирования оптического излучения. В простейшем случае (область 1) диод непосредственно подключается ко входу усилителя напряжения с высоким входным сопротивлением, который измеряет изменение Vф (см. рис. 1). В другом случае ток диода усиливается усилителем тока, имеющим низкое входное сопротивление, т. е. напряжение на диоде поддерживается вблизи нуля. При этом оказываются весьма малыми шумы диодного тока. На практике, однако, фотодиоды в системах оптической связи почти всегда работают в фотодиодном режиме. При этом в p – n переходе существует зона, в которой нет свободных носителей заряда(обедненная зона) и в которой все определяется электрическим полем. Каждая возникающая в этой зоне пара электрон – дырка разделяется и дает вклад в ток, когда электрон и дырка выходят за границы обедненной области. Предположим, что толщина слоя объемного заряда мала по сравнению с длиной поглощения L = 1/а(l). Тогда большая часть пар электрон — дырка будут перемещаться под действием диффузии и только те из них, которые достигнут обедненной зоны, дадут вклад в фототок. Следовательно, полезными будут те пары носителей заряда, которые генерируются на расстоянии, меньшем диффузионной длины, от обедненной зоны. Можно ввести понятие скорости диффузии носителей, которая пропорциональна логарифмической производной от локальной концентрации носителей заряда С(х):
