Источники и приемники оптического излучения

При падении потока излучения на фотодиод фотоны, проходящие в толщу проводника, сообщают части валентных электронов энергию, достаточную для перехода их в зону проводимости. В результате в обеих областях увеличивается число пар свободных носителей заряда (основных и неосновных), т.е. дырок и электронов. Под действие контактной разности потенциалов (потенциального ба­ рьера) р-п-перехода неосновные носители заряда п-области дырки переходят в в р-область, а неосновные носители заряда р-области электроны в п-область, что приводит к созданию на выводах фотодиода при разомкнутой внешней цепи раз­ ности потенциалов, называемой фото-ЭДС. Предельное значение фото-ЭДС равно контактной разности потенциалов, которая составляет десятые доли вольт. Например, у селеновых и кремниевых фотодиодов фото-ЭДС достигает 0,5-0,6В. У фотодиодов из арсенида галлия - 0,87В. Если замкнуть выводы освещенного фотодиода через резистор, то в элек­ трической цепи появится ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, значение которого зависит от фото-ЭДС и сопротивления резистора. Мак­ симальный ток при одной и той же освещенности фотодиода будет при сопротив­ лении резистора равным нулю, т.е. при коротком замыкании фотодиода. Если к неовещенному фотодиоду подключить источник, значение и поляр­ ность напряжения которого можно изменять, то снятые при этом вольт-амперные характеристики будут иметь такой же вид, как и у обычного полупроводникового диода (рис.10). При освещении фотодиода существенно изменяется лить обратная ветвь вольт-амперной характеристики, прямые же ветви практически совпадают при сравнительно небольших напряжениях. Отрезок Ob (рис.10) соответствует напря­ жению холостого хода освещенного фотодиода. При наличии резистора во внеш­ ней цепи фотодиода ток и напряжение могут быть определены графически по точкам пересечения вольт-амперных характеристик резистора и фотодиода при конкретном потоке излучения Ф.