Страница:
при воздействии на него оптического излучения. Ф. представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с
электронно-дырочным переходом
(
р–
n-переходом), снабженный 2 металлическими выводами (один от
р-,другой от
n-области) и вмонтированный в металлический или пластмассовый защитный корпус. Материалами, из которых выполняют Ф., служат Ge, Si, GaAs, HgCdTe и др.
Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи Ф. содержится источник постоянного тока, создающий на р–n-переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и фоторезистор,используют для управления электрическим током в цепи Ф. в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р–n-переход и ослабляют электрическое поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый фотоэлемент,используют в качестве генератора фотоэдс.
Основные параметры Ф.: 1) порог чувствительности (величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот), достигает 10 -14 вт/гц 1/2; 2) уровень шумов – не свыше 10 -9 а; 3) область спектральной чувствительности лежит в пределах 0,3–15 мкм;4) спектральная чувствительность (отношение фототока к потоку падающего монохроматического излучения с известной длиной волны) составляет 0,5–1 а/вт;5) инерционность (время установления фототока) порядка 10 -7–10 -8 сек.В лавинном Ф., представляющем собой разновидность Ф. с р–n-cтруктурой, для увеличения чувствительности используют т. н. лавинное умножение тока в р–n-переходе, основанное на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10 2–10 4. Существуют также Ф. с р–i–n-cтруктурой, близкие по своим характеристикам к Ф. с р–n-cтруктурой; по сравнению с последними они обладают значительно меньшей инерционностью (до 10 -10сек).
Ф. находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п.
Лит.:Тришенков М. А., Фример А. И., Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с р–n-переходами, в сборнике: Полупроводниковые приборы и их применение, М., 1971; Рябов С. Г., Торопкин Г. Н., Усольцев И. Ф., Приборы квантовой электроники, М., 1976.
И. Ф. Усольцев.
Структурная схема фотодиода и схема его включения при работе в фотодиодном режиме: 1 — кристалл полупроводника; 2 — контакты; 3 — выводы; Ф — поток электромагнитного излучения; п и р — области полупроводника соответственно с донорной и акцепторной примесями; Е — источник постоянного тока; R
н— нагрузка.
фотопроводимостью.Величина же e
1изменяется при облучении среды за счёт перехода части атомов или молекул в возбуждённые состояния, в которых их
поляризуемость
отлична от поляризуемости в основном состоянии. В
полупроводниках
Ф. э. наблюдается даже при сравнительно слабых интенсивностях излучения за счёт оптического возбуждения или оптической перезарядки примесных атомов. При возбуждении или перезарядке увеличивается эффективный радиус атомов примесей и вследствие этого возрастает их поляризуемость и поляризуемость кристалла в целом.
Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи Ф. содержится источник постоянного тока, создающий на р–n-переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и фоторезистор,используют для управления электрическим током в цепи Ф. в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р–n-переход и ослабляют электрическое поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый фотоэлемент,используют в качестве генератора фотоэдс.
Основные параметры Ф.: 1) порог чувствительности (величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот), достигает 10 -14 вт/гц 1/2; 2) уровень шумов – не свыше 10 -9 а; 3) область спектральной чувствительности лежит в пределах 0,3–15 мкм;4) спектральная чувствительность (отношение фототока к потоку падающего монохроматического излучения с известной длиной волны) составляет 0,5–1 а/вт;5) инерционность (время установления фототока) порядка 10 -7–10 -8 сек.В лавинном Ф., представляющем собой разновидность Ф. с р–n-cтруктурой, для увеличения чувствительности используют т. н. лавинное умножение тока в р–n-переходе, основанное на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10 2–10 4. Существуют также Ф. с р–i–n-cтруктурой, близкие по своим характеристикам к Ф. с р–n-cтруктурой; по сравнению с последними они обладают значительно меньшей инерционностью (до 10 -10сек).
Ф. находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п.
Лит.:Тришенков М. А., Фример А. И., Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с р–n-переходами, в сборнике: Полупроводниковые приборы и их применение, М., 1971; Рябов С. Г., Торопкин Г. Н., Усольцев И. Ф., Приборы квантовой электроники, М., 1976.
И. Ф. Усольцев.