Что такое фотодиод?

Что такое фотодиод?

Фотодиод — это электронный компонент, в котором слабый электрический ток течет в фиксированном направлении при облучении светом.

Когда полупроводник облучается светом, фотоэлектрический эффект заставляет возбужденные атомы испускать электроны, создавая электрический ток. Этот механизм используется для обнаружения света.

Благодаря своей высокой точности фотодиоды особенно необходимы для оптических коммуникационных устройств. Фотодиоды также используются в других медицинских устройствах, таких как измерение концентрации газа.

В основном существуют типы PN-переходов, PIN-переходов и лавинных переходов, каждый из которых имеет различную светочувствительность и скорость отклика, и они используются по-разному.

Применение фотодиодов

Компоненты с характеристиками, аналогичными фотодиодам, включают фоторезисторы и ПЗС-матрицы.

Фотодиоды с PN-переходом используются в проигрывателях компакт-дисков, пультах дистанционного управления телевизорами и видеомагнитофонах.

Когда большое количество фотодиодов с PN-переходом группируется и используется бок о бок, они становятся солнечными элементами.

С другой стороны, фотодиоды с PIN-переходом более чувствительны, чем фотодиоды с PN-переходом, и используются в оптических системах связи, требующих более точного обнаружения.

Они также используются в медицинском оборудовании, таком как томографические рентгеновские аппараты.

Принцип работы фотодиодов

Когда свет излучается на фотодиод, атомы в полупроводниковом переходе возбуждаются, высвобождая электроны, которые образуют электрический ток; таким образом, свет можно обнаружить, измеряя ток.

Длина волны света, которую можно обнаружить, зависит от материала диода, поэтому ее необходимо выбирать в соответствии с применением. Основные материалы включают кремний, германий и сульфид свинца.

1. Тип PN-перехода

Когда свет излучается на обедненный слой на границе между полупроводниками P-типа и N-типа, электроны текут к полупроводнику N-типа, и в полупроводнике P-типа образуются дырки из-за переноса электронов.

Поскольку поток электронов возникает во время облучения света, диод работает, обнаруживая поток электронов. Недостатком является то, что скорость отклика несколько медленная.

2. Тип PIN-перехода

Это наиболее широко используемый тип фотодиода из-за его низкого уровня шума.

Полупроводник P-типа, полупроводник I-типа и полупроводник N-типа функционируют последовательно. При приложении обратного напряжения смещения к полупроводнику I-типа возбужденные электроны могут плавно переходить в полупроводник N-типа, что приводит к более высокой скорости отклика.