Фотодіоди

Фотодіод: принцип роботи

Фотодіод – це напівпровідниковий пристрій з pn-переходом або контактом, який споживає світлову енергію для генерації електричного струму. Його також іноді називають фотодетектором, фотодатчиком чи детектором світла.

Фотодіоди спеціально розроблені для роботи в умовах зворотного усунення. Зворотне усунення означає, що р-сторона фотодіода з'єднана з негативною клемою батареї, а n-сторона з'єднана з позитивною клемою батареї.

Фотодіод дуже чутливий до світла, тому коли на фотодіод падає світло або фотони, він легко перетворює світло в електричний струм. Сонячний елемент також відомий як фотодіод великої площі, тому що він перетворює сонячну енергію або енергію світла на електричну енергію. Однак сонячний елемент працює лише за яскравого світла.

Конструкція та робота фотодіода практично аналогічні нормальному діоду з pn переходом. Структура PIN (p-типу, вбудованого та n-типу) в основному використовується для створення фотодіода замість структури pn (p-типу та n-типу), тому що структура PIN забезпечує швидкий час відгуку. PIN-фотодіоди в основному використовуються у високошвидкісних програмах.

У звичайному діоді з pn-переходом напруга використовується як джерело енергії для генерації електричного струму, тоді як у фотодіодах як напруга, так і світло використовуються як джерело енергії для генерації електричного струму.

Класифікація та види фотодіодів

Існує 4 типи фотодіодів: лавинний фотодіод, PIN-фотодіод, фотодіод Шотткі та PN-фотодіод.

1. Лавинний фотодіод: технологія лавинного фотодіода використовується в областях із низьким рівнем освітленості через високий коефіцієнт посилення. Навпаки, він генерує високий рівень шуму. Відповідно, ця фотодіодна технологія підходить не для всіх програм.

2. PIN-фотодіод: PIN-фотодіод є одним з найбільш часто використовуваних типів фотодіодів на сьогоднішній день. PIN-фотодіод збирає світлові фотони більш ефективно, ніж стандартний PN-фотодіод, так як більше світла може збиратися через велику внутрішню область між P та N областями, а також забезпечує нижчу ємність.

3. Фотодіод Шотткі: фотодіод Шотткі ґрунтується на діоді Шотткі. Мінімальний діодний перехід означає, що ємність переходу дуже мала, і це означає, що він може працювати на високих швидкостях. В результаті, ця форма фотодіода часто використовується в системах оптичного зв'язку з високою пропускною здатністю, наприклад, через оптоволоконні з'єднання.

4. Фотодіод PN: Фотодіод PN був першою розробленою формою фотодіода. Продуктивність не така висока, як у деяких інших типів, тому сьогодні використовується менше, ніж раніше.

Характеристики та параметри фотодіодів

Параметри продуктивності фотодіода:

• Чутливість - це відношення генерованого фотоструму до потужності падаючого світла
• Квантова ефективність визначається як відношення числа електронно-діркових пар (фотоелектронів), що генеруються до падаючих фотонів
• Час відгуку фотодіода визначається як час, який потрібний світлоносним носіям заряду для перетину pn-переходу

Цілі та обмеження фотодіода:

• Фотодіод повинен завжди працювати в режимі зворотного зміщення
• Додана зворотна напруга зміщення має бути низькою
• Генерувати низький рівень шуму
• Високий коефіцієнт посилення
• Висока швидкість відгуку
• Висока чутливість до світла
• Низька чутливість до температури
• Бюджетний
• Маленький розмір
• Довговічність

Фотодіоди застосовуються в медичних додатках таких як комп'ютерна томографія, інструменти для аналізу зразків і пульсоксиметри; в оптичному зв'язку; для виміру дуже низької інтенсивності світла; детектори диму тощо. 

Компанія СЕА пропонує широкий асортимент фотодіодів від провідних виробників електронних компонентів, таких як Vishay, OSRAM, Hamamatsu Photonics Norden AB та ін. 

Для того щоб купити фотодіоди, звертайтесь до відділу електронних компонентів Компанії СЕА за телефоном +38 (044) 330-00-88 або електронною поштою info@sea.com.ua