Фотодиоды и светодиоды: режимы работы, схемы, свойства, применение

Фотодиод - полупроводниковый диод, имеющий ВАХ, зависящую от освещенности фотодио­да, а также способный преобразовывать световую энергию в элек­трическую. ВАХ неосвещенного фото­диода такая же, как у выпрямительного диода. При воздействии на светодиод светового потока прямая ветвь ВАХ изменяется несущественно, а при об­ратном напряжении на фотодиоде ток через фотодиод зависит от светового потока. При отсутствии светового потока сопротивление диода ве­лико, а ток в цепи и напряжение на резисторе U_вых практически равны нулю. При воздействии светового потока об­ратное сопротивление фотодиода уменьшается, появляются ток и напряжение U_вых, зависящие от освещенности фотодиода.

Классификация. 1.p-i-n фотодиод. В p-i-n структуре средняя i-область заключена между двумя областями противоположной проводимости. При достаточно большом напряжении оно пронизывает i-область, и свободные носители, появившееся за счет фотонов при облучении, ускоряются электрическим полем p-n переходов. Это дает выигрыш в быстродействии и чувствительности. Повышение быстродействия в p-i-n фотодиоде обусловлено тем, что процесс диффузии заменяется дрейфом электрических зарядов в сильном электрическом поле.

2.Фотодиод Шоттки. Структура металл-полупроводник. При образовании структуры часть электронов перейдет из металла в полупроводник p-типа.

3.Лавинный фотодиод. В структуре используется лавинный пробой. Он возникает тогда, когда энергия фотоносителей превышает энергию образования электронно-дырочных пар. Очень чувствительны. Для оценки существует коэффициент лавинного умножения:

4.Фотодиод с гетероструктурой. Гетеропереходом называют слой, возникающий на границе двух полупроводников с разной шириной запрещённой зоны. Один слой р+ играет роль «приёмного окна». Заряды генерируются в центральной области. За счет подбора полупроводников с различной шириной запрещённой зоны можно перекрыть весь диапазон длин волн. Недостаток — сложность изготовления.

Фотодиоды применяют в устройствах считывания чертежей и графиков, в пылемерах, для измерения уровней жидкостей и т.д.

Светодиод - полупроводниковый диод, преобразующий электрическую энергию в световую. Излучение возникает при протекании через светодиод прямого тока. Цвет излучения (крас­ный, оранжевый, зеленый) зависит от вида полупроводникового материала, а яркость - от значения прямого тока. Светодиоды потребляют малую мощность, имеют большой срок службы и относительно дешевы.

Они широко применяются в цифровых, буквенных и точечных индикаторах в вычислительной и измерительной технике.

Дата добавления: 2015-05-06