Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основные характеристики и параметры фотодиода


Вольт-амперные характеристики освещенного p-n–перехода показаны на рисунке 3.4.

 

Рисунок 3.4 - Вольт – амперная характеристика фотодиода p-n – типа при Ф3 2 1

 

Энергетические характеристики фотодиода связывают фототок со световым потоком, падающим на фотодиод. Зависимость фототока от светового потока при работе фотодиода в генераторном режиме (Uвн=0) является строго линейной только при короткозамкнутом фотодиоде (Rн=0). С ростом нагрузочного сопротивления характеристики все больше искривляются и при больших Rн имеют ярко выраженную область насыщения (рисунок 3.5,а). При работе фотодиода в схеме с внешним источником напряжения Uвн энергетические характеристики значительно ближе к линейным. При увеличении приложенного напряжения фототок несколько возрастает (рисунок 3.5,б). Это объясняется расширением области p-n–перехода и уменьшением ширины базы, в результате чего меньшая часть носителей заряда рекомбинируют в базе при движении к p-n–переходу.

Рисунок 3.5 – Характеристики фотодиода:

а) энергетические характеристики в генераторном режиме и б) энергетические характеристики при работе с внешним источником; в) относительные спектральные характеристики и г) частотные характеристики

 

Абсолютные и относительные спектральные характеристики фотодиода аналогичны соответствующим характеристикам фоторезистора и зависят от материала фотодиода и введенных примесей. Спектральные характеристики практически захватывают всю видимую (300…750 нм) и инфракрасную области спектра. Материалами для изготовления фотодиодов служат германий, кремний, селен, сернистый таллий и сернистое серебро.

Частотная характеристика показывает изменение интегральной чувствительности при изменении яркости светового потока с разной частотой излучения (рисунок 3.5,г). Иногда инерционные свойства фотодиода характеризуют граничной частотой, на которой интегральная чувствительность уменьшается в раз по сравнению со своим статическим значением.

Граничная частота быстродействующих кремниевых фотодиодов – порядка 107 Гц.

Для повышения быстродействия и увеличения чувствительности разработан ряд фотодидов: со встроенным электрическим полем, на основе p-i-n-структур, с барьерами Шоттки, лавинные фотодиоды и т.д.

 

Фотодиод со встроенным электрическим полем

Базу получают с помощью процесса диффузии. Из-за неравномерного распределения концентрации примесей в ней возникает внутреннее электрическое поле, которое ускоряет движение неосновных носителей заряда к р-n- переходу. Вследствие наложения диффузионного и дрейфового движений fгр фотодиода несколько возрастает.

Фотодиод p-i-n типа

Ширину обедненного слоя можно увеличить, повысив напряжение смещения, но в таком обедненном слое очень слабое по напряженности поле. Для устранения этого недостатка была создана p-i-n-структура фотодиода. Фотодиоды, выполненные на основе p-i-n- структур,имеют значительно большую толщину области, обедненную основными носителями заряда, так как между p- и n– областями имеется i - область c собственной электропроводностью, с высоким сопротивлением и толщиной в несколько десятков микрометров. В результате световое излучение поглощается непосредственно в области, обедненной основными носителями заряда, в которой создано электрическое поле высокой напряженности. Электроны и дырки, возникшие в области перехода при световом облучении, мгновенно перекидываются в соответствующие области. В результате быстродействие резко возрастает и fгр достигает значений 109…1010 Гц.

Для повышения чувствительности увеличивают светопоглощающую поверхность, а для понижения емкости перехода повышают напряжение обратного смещения.

Чаще всего p-i-n-фотодиоды на длину волны 0,85 мкм изготавливают из кремния(Si), а на большие длины волн (1,2 – 1,6 мкм) – из германия (Ge), InGaA или InGaAsP.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.