Раздел: Документация
0 ... 29 30 31 32 33 34 35 ... 60 Напряжение смещения -i  Электрод Обедненный слой (а>отодиод) или 1-слой(р-1,-п-а)отодиод) п-слои Рнс. 84. Фотодиод и р — / — л-фотодиод В диодах, когда отключено внешнее поле, в области р — л-перехода существует внутреннее электрическое поле, препятствующее движению носителей. Если облучать переход светом с энергией квантов, превышающей ширину запрещенной зоны, то возникают электронио-дырочные пары, диффундирующие в область перехода. Там они разделяются внутренним полем — электроны в л-область, а дырки в р-об-ласть — и вызывают ЭДС иа контактах фотодиода (фотовольтаический эффект). Фотодиод, преобразующий свет в электрическую энергию за счет фотоволь-таического эффекта, — это солнечный элемент. Если же включить р— л-переход в электрическую цепь и подать иа него обратное смещение, то в области перехода возникает обедненный слой, в котором отсутствуют носители и действует сильное электрическое поле. Если теперь осветить фотодиод, то возникшие носители ускоряются в этом поле и движутся: электроны в л-слой, а ряды в р-слой. Возникающий в результате этого ток протекает по внешней цепи (рис. 85). Таким образом, фотодиод отрабатывает световые сигналы. Из-за диффузионного движения носителей вне обедненного слоя фотодиод имеет плохую частотную характеристику. Пороговая частота для фотодиодов из кремния или германия всего несколько десятков килогерц. Толщину обедненного слоя можно увеличить, повысив напряжение смещения, ио в таком обедненном Напряжение Выходной смещения о сигнал о  Рис. 85. Принцип работы фотодиода (р — I — л-фотодиода) п-диаграмма энергетических уровней слое сравнительно низкое по напряженности поле. Для устранения этого недостатка создана р—i — п-структура фотодиода. В такой структуре между р- и л-слоями находится слой собственного полупроводника с высоким сопротивлением толщиной в несколько десятков микрометров. В р — i — л-фотодиоде свет в основном падает иа t-слой, носители ускоряются сильным полем в этом слое, что понижает инертность и повышает порог преобразования частоты до нескольких гигагерц. Для повышения чувствительности р — i — л-фотодиода увеличивают светоприемную поверхность, а для понижения емкости перехода повышают напряжение обратного смещения. Спектральная чувствительность фотодиодов определяется составляющими их полупроводниковыми материалами. Ее границы в области малых длин волн определены поглощением света, в сторону больших длин волн их ограничивает ширина запрещенной зоны материала. Для кремния диапазон длин волн 0,4— 1,1 мкм, а для германия 0,6—1,7 мкм. В дальней инфракрасной области работают фотодиоды иа основе Pbr-jtSnxTe, Hgi-xCdjJe. Фотодиоды и р — i — n-фотодиоды не могут усиливать ток, ио имеют низкое рабочее напряжение и удобны в эксплуатации. Благодаря этому, а также хорошей линейности отклика, они стали неотъемлемыми элементами оптоэлектроиики. Что такое лавинный фотодиод и что такое фототранзистор? Фотодиод и р — I — n-фотодиод только отдают во внешнюю цепь электрический ток, вызываемый светом, ио не усиливают его. В отличие от них лавинный фотодиод и фототранзистор усиливают фототек. Эти полупроводниковые приборы имеют высокую чувствительность и способны реагировать иа очень слабый свет. Лавинный фотодиод имеет структуру (рис. 86), •сходную со структурой р — I — n-фотодиода. Но обратное смешение столь велико, что обедненный слой увеличивается до размеров i-слоя, а напряженность электрического поля в нем возрастает. Электронно-дырочные пары, рожденные светом, разделяются и ускоряются этим полем в обедненном слое, получая энергию, превышающую энергию ионизации атомов  Охранное кольцо Электрическое поле Рнс. ЙЬ. Лавинный фотодиод 0 ... 29 30 31 32 33 34 35 ... 60
|
