Фотодиод

Полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости (См. Фотопроводимость) при воздействии на него оптического излучения. Ф. представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с электронно-дырочным переходом (См. Электронно-дырочный переход) (р–n-переходом), снабженный 2 металлическими выводами (один от р-, другой от n-области) и вмонтированный в металлический или пластмассовый защитный корпус. Материалами, из которых выполняют Ф., служат Ge, Si, GaAs, HgCdTe и др.

Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи Ф. содержится источник постоянного тока, создающий на р–n-переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и Фоторезистор, используют для управления электрическим током в цепи Ф. в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р–n-переход и ослабляют электрическое поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый Фотоэлемент, используют в качестве генератора Фотоэдс.

Основные параметры Ф.: 1) порог чувствительности (величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот), достигает 10^-14 вт/гц^1/2; 2) уровень шумов – не свыше 10^-9 а; 3) область спектральной чувствительности лежит в пределах 0,3–15 мкм; 4) спектральная чувствительность (отношение фототока к потоку падающего монохроматического излучения с известной длиной волны) составляет 0,5–1 а/вт;5) инерционность (время установления фототока) порядка 10^-7–10^-8 сек. В лавинном Ф., представляющем собой разновидность Ф. с р–n-cтруктурой, для увеличения чувствительности используют т. н. лавинное умножение тока в р–n-переходе, основанное на ударной ионизации (См. Ионизация) атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10²–10⁴. Существуют также Ф. с р–i–n-cтруктурой, близкие по своим характеристикам к Ф. ср–n-cтруктурой; по сравнению с последними они обладают значительно меньшей инерционностью (до 10^-10 сек).

Ф. находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п.

Лит.: Тришенков М. А., Фример А. И., Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с р–n-переходами, в сборнике: Полупроводниковые приборы и их применение, М., 1971; Рябов С. Г., Торопкин Г. Н., Усольцев И. Ф., Приборы квантовой электроники, М., 1976.

И. Ф. Усольцев.

Структурная схема фотодиода и схема его включения при работе в фотодиодном режиме: 1 — кристалл полупроводника; 2 — контакты; 3 — выводы; Ф — поток электромагнитного излучения; п и р — области полупроводника соответственно с донорной и акцепторной примесями; Е — источник постоянного тока; R_н — нагрузка.

ФОТОДИОД - полупроводниковый диод, обладающий односторонней фотопроводимостью, возникающей при воздействии на него оптического излучения. Используется в устройствах автоматики, вычислительной, измерительной техники и др. в качестве генератора фотоэдс или для управления током в электрических цепях.

photodiodephotodiode

ФОТОДИОД

полупроводниковый фотоэлектрич. селективный приёмник оптического излучения, обладающий односторонней фотопроводимостью. Полупроводниковый кристалл Ф. обладает электронно-дырочным переходом (р—n-переходом). Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внеш. цепи Ф. содержится источник пост. тока, создающий на р—n-переходе обратное запирающее смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и фоторезистор, используют для управления электрич. током в цепи в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р—n-переход и ослабляют электрич, поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый фотоэлемент, используют в качестве генератора фотоэдс.

Область спектр. чувствительности Ф. определяется полупроводниковым материалом, из к-рого он изготовлен. Широкое распространение получили Ф. из Ge и Si, чувствительные соответственно в диапазонах 0,4—2,0 мкм и 0,4—1,2 мкм; Ф. из InAs, работающий при охлаждении до 233 К, чувствителен в диапазоне 3,0—5,9 мкм. Ф. изготовляют с величиной фоточувствит. площади от долей мм2 до десятков мм2. При необходимости большой эфф. светочувствительной площади в конструкции Ф. используют иммерсионную систему. Порог чувствительности совр. Ф. (величина миним. сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к ед. полосы рабочих частот) достигает 10-14 Вт/Гц1/2; типичное значение интегральной чувствительности 0,5 А/Вт. Постоянная времени (инерционность) Ф. определяется временем перехода неосновных носителей до р—n-перехода и изменяется в пределах 10-10—10-5 с в зависимости от длины волны регистрируемого излучения, конструкции Ф. и схемы его включения. Для регистрации излучения с длинами волн 8—15 мкм разработаны. Ф. на основе тройных соединений типа HgCdTe, обладающие при охлаждении до 77 К порогом чувствительности 10-13 Вт/Гц1/2 и постоянной времени 10-9 с. Лавинные Ф. (счётчики фотонов) основаны на явлении электрич. пробоя р—n-перехода, в результате к-рого из-за ударной ионизации происходит лавинообразное увеличение числа носителей заряда: коэфф. усиления фототока в лавинных Ф. из Ge достигает 3
• 102 и 104—106 в Ф. из Si; порог чувствительности — до 10-17 Вт/Гц1/2. Ф. применяются также как приёмники инфракрасного излучения.

ФОТОДИОД, полупроводниковый прибор, который под действием света создает ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Состоит из диода с р-п переходом (электронно-дырочным переходом) и линзой, которая фокусирует свет на переходе. Используется для измерения силы света или для определения его присутствия. см. также ПОЛУПРОВОДНИК.

фотодио́д

полупроводниковый диод, обладающий односторонней фотопроводимостью, возникающей при воздействии на него оптического излучения. Используется в устройствах автоматики, вычислительной, измерительной техники и др. в качестве генератора фотоэдс или для управления током в электрических цепях.

* * *

ФОТОДИО́Д, полупроводниковый диод, обладающий односторонней фотопроводимостью, возникающей при воздействии на него оптического излучения. Используется в устройствах автоматики, вычислительной, измерительной техники и др. в качестве генератора фотоэдс или для управления током в электрических цепях.

(от фото... и диод) - полупроводниковый диод, обладающий св-вом односторонней фотопроводимости, возникающей при воздействии на него оптич. излучения. Работа Ф. осн. на поглощении света вблизи области ПП перехода (р - п-перехода, гетероперехода или контакта металл - полупроводник), в результате чего генерируются новые носители заряда (электронно-дырочные пары). В качестве Ф. чаще всего используют кремниевые пин-диоды, к-рые обеспечивают необходимую чувствительность и быстродействие прибора. Спектральная чувствительность Ф. (отношение фототока к потоку падающего монохроматич. излучения) обычно составляет 0,5 - 1 А/Вт; область спектральной чувствительности лежит в пределах 0,3 - 15 мкм; инерционность (время установления фототока) достигает 0,1 не. Ф. применяется в устройствах оптоэлектроники, автоматики, вычислит. и измерит. техники как фотоэлемент - для получения фотоэдс (вентильный режи м), а также для управления током в электрич. цепях (фото диодный режим). См. рис.

Схема кремниевого планарного фотодиода: 1 - кремниевый кристалл п-типа; 2 - диффузионная р-область; 3 - омические контакты; 4 - антиотражающее покрытие

ФОТОДИОД — полупроводниковый диод (см.) с р — n-переходом, представляющий собой датчик излучения, в котором используется зависимость его характеристик от освещённости. Действие Ф. основано на внутреннем фотоэффекте. Ф. применяют в качестве детекторов излучений, для передачи изображений, приёма оптической информации, в устройствах автоматики, вычислительной, измерительной техники и др.