Схема фотодиода

и
солнечные батареи
ПРЕЗЕНТАЦИЮ ПОДГОТОВИЛИ СТУДЕНТЫ 3-ЕГО КУРСА
ГРУППЫ 21303 ЗУБЕНКО А.А. и ПОЯРКОВ Р.А.
Схема фотодиода:
Контакт к р-области должен быть
либо прозрачным,
либо в форме кольца или
гребенки
Расчет полного тока:
In - обусловлена равновесными и избыточными электронами
в р-области
Iг - обусловлена термо- и фотогенерацией электроннодырочных пар в области пространственного заряда p-n
перехода
Iр - обусловлена дырками в n-области
Iт - плотность темнового тока
Iф - добавка за счет действия оптического излучения
Вклад в In и Ip дают те носители, которые не
рекомбинируют с основными носителями и достигают за счет
диффузии p-n перехода.
ВОЛЬТАМПЕРНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ФОТОДИОДА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
УРОВНЯХ ОСВЕЩЕНИЯ
1. Фе(0) = 0
2. Фе(0) = Фе1(0)
3. Фе(0) = Фе2(0) Фе2
больше Фе1
Примеры спектральных
характеристик:
1. - Si
2. - Ge
P-I-N Фотодиод

P-I-N Фотодиод построен на обычном p-i-n диоде. Эти приборы
являются наиболее распространенными, так как толщину обедненной
области можно сделать такой, что обеспечивается оптимальная
квантовая эффективность и быстродействие.
Электронно-дырочные пары,
создаваемые в обедненной области
или не расстоянии диффузионной
длины от нее, разделяются
электрическим полем, и через
обедненную область идет ток
(вследствие дрейфа носителей).
Для увеличения высокочастотности диодов можно:
1. Использовать просветляющую оптику.
2. Выбирать угол падения.
3. Использовать многократное отражение.
Фотдиоды - полупроводниковые диоды,
используемые для регистрации оптических
сигналов




p-i-n- фотодиод SHF202
Лавинные ФОТОДИОДЫ

ЛАВИННЫЙ
ФОТОДИОД-это
фотоприёмник, в
котором повышение
квантовой
эффективности
реализуется за счёт
внутреннего усиления
благодоря лавинному
умножению в
обратносмещённом p-nпереходе….

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
ЛАВИННОГО
ФОТОДИОДА показан на
рис.
Конструкция лавинного
фотодиода
Контакт к n-слою
Световой сигнал
просветляющее покрытие
охранное кольцо
p-Ge-подложка
Оксид
контакт к р-слою
На них подается обратное напряжение, достаточное для развития ударной
ионизации в ОПЗ, то есть, сила фототока, квантовый выход и чувствительность
возрастают в М раз (М - коффициент лавинного умножения). Преимущество
заключается в том, что они имеют меньшее значение мощности, эквивалентной
шуму.
Фоторезистор
Фоторезистор - это пластина полупроводника,
на противоположных концах которого
расположены омические контакты.
Схема фоторезистора:
Фотопроводимость может возникать
в результате поглощения фотонов с
энергией. не меньшей, чем энергия
примесного уровня. То есть,
длинноволновая граница
определяется глубиной залегания
примесного уровня в запрещенной
зоне.
Фототранзистор
Фототранзистор дейсвует также как и
остальные фотодетекторы, однак
транзисторный эффект обеспечивает усиление
фототока. По сравнению с фотодиодом
фототранзистор более сложен в изготовлении и
уступает ему в быстродействии (из-за большей
площади
Переход база - коллектор играет роль чувствительного
элемента. На рисунке он показан в виде диода с
параллельно включенной емкостью, имеет большую
площадь
Фототранзистор особенно эффективен, так как
обеспечивает высокий коэффициент преобразования
по току(50% и более). В режиме работы с плавающей
базой фотоносители дают вклад в ток коллектора в
виде фототока Iph. Кроме того, дырки
фотогенерируемые в базе, приходящие в базу из
коллектора, уменьшают разность потенциалов между
собой и эмиттером, что приводит к инжекции
электронов через базу в коллектор.
Биполярный транзистор может быть интегрально совмещен с
другими приборами. Например, используя дополнительный
транзистор, можно сформировать составной фототранзистор с
существенно большим коэффициентом усиления:
Быстродействие рассмотренных
структур ограничивается большой
емкостью перехода база коллектор и уменьшается при
увеличении усиления за счет
эффекта обратной связи.
Так, время отклика биполярного
фототранзистора ~ 5 мкс,
составного фототранзистора ~ 50
мкс, фотодиода ~ 0.01 мкс.