уру, в якій між слоямітіпов знаходиться слабколегованих тонкійслой, або, як кажуть, шар з власною провідністю. Така структура дозволяє сформувати тонкий високолегований в– шар, практично повністю пропускає падаюче випромінювання, на поверхностіслоя з власною проводімостьютіпа. Як відомо, поширення збідненого шару всередину матеріалу пропорційно питомій опору матеріалу; особливо широкий цей шар, отже, на кордонах
Зворотного напруги в декілька вольт достатньо, щоб збіднена область поширилася на весьслой. Шірінаслоя вибирається таким
В
Рис. 2.20.Конструкція і діаграма, що пояснюють действіефотодіода:
а - структурафотодіода, б - розподіл заряду в-структурі, в - розподіл напруженості поля вструктуре; г - розподіл потенціалу в обратносмещенного
структурі
чином, щоб забезпечити практично повне поглинання падаючого випромінювання, що дозволяє отримати високу квантову ефективність. Поперечний сеченіефотодіода, а також розподіл концентрацій зарядів, напруженості електричного поля і потенціалу вструктуре при зворотному зміщенні, представлено на рис. 2.20. Вважаючи у першому наближенні поле внутріслоя однорідним, можна записати
В
де-напруга зворотного зсуву, прикладена до електродів ФД;
- шірінаслоя. Власну ємність ФД можна представити як ємність плоского конденсатора і записати у вигляді
В
де-відносна діелектрична проникність напівпровідника; го - діелектрична проникність вакууму; - площадьперехода; - ширина шару, або, точніше, ширина шару об'ємного заряду.
4.5.3 Режими роботи фотодіода
Залежно від схеми підключення ФД до електричного ланцюга розрізняють два режими роботи ФД: фотогальванічний і фотодіодний. Параметри і характеристики ФД в цих режимах мають деякі відмінності. Режим включення, коли зовнішнє джерело живлення зміщує-перехід ФД у зворотному напрямку, називається фотодіодний. Принципова схема включення діода в цьому режимі представлена ​​на рис. 2.21. Схема характеризується наявністю джерела ЕРС С/Іп, напруга якої докладено до діода у зворотному напрямку і навантажувальним резісторомс якого
знімається вихідний Сигналпром включенні ФД у зворотному зміщенні
струм, протікає через фотодіод-, дорівнює
В
де-напруга, прикладена до
ФД (з урахуванням знака); - Фотострум
(див. (2.46)). При досить великому зворотному напрузі експонентний член стає досить малим і тоді
В
Описати електричну схему (рис. 2.21) можна наступним співвідношенням:
В В В
Скориставшись формулами (2.51) - (2.53), легко побудувати навантажувальну пряму на графіку сімейства вольт-амперних характеристик ФД (див. рис. 2.22). Робоча точка визначається перетином навантажувальної прямої і відповідної даному потоку галузі характеристики ФД. Максимальний потік випромінювання, який можна зарегестрировать при заданих визначається перетином навантажувальної кривої з віссю ординат. В аналітичній формі це можна записати наступним чином:
В
де. - Струмовий чутливість ФД; - максимальний потік випромінювання
ня, який може зареєструвати ФД в фотодіодному режимі.
Необхідно відзначити, що фотодіодний режим роботи є лінійним, тому що струм, протікає через ФД і напруга на навантаженні прямопропорційні потоку випромінювання.
Якщо ФД НЕ має зовнішнього джерела живлення, він працює як перетворювач енергії світлового випромінювання в електричну та еквівалентний генератору, характеризується напругою холостого ходу струмом короткого замикання Схема включення ФД в фотогальванічних режимі наведена на рис. 2.23. Вольт-амперні характеристики для діода, включеного в фотогальванічних режимі, наведено на рис. 2.24. Щоб отримати основні співвідношення для фотогальванічного режиму, згадаємо формулу (2.46) для р-п-переходу під действііем потоку випромінювання, яку можна переписати у наступному вигляді:
В В
В
де - напруга ненавантаженого ФД, яке фактично дорівнює зміні потенціалу бар'єру-переходу Такімобразом, отримуємо
З формули (2.56) випливає, що пої малої опроміненості, тобто пр! залежність напруги на ФД від фотоструму, а отже, і від потоку випромінювання близька до лінійної
В
При великих значеннях опроміненості, коли, ця залежність - логарифмічна
В
Нагрузочная пряма для фотогальваніческогорежіма описується формулою
5. НАПІВПРОВІДНИКОВІ ДЖЕРЕЛА ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
5.1 Види генерації оптичного випромінювання
Можна виділити два основних види: генерація в результаті нагрівання, інакше кажучи, теплове випромінювання; люмінесцентне випромінювання.
Теплове випромінювання властиве всім нагрітим тілам і добре вивчено. Спектр випромінювання (Світність) фізичного тіла, нагрітого до певної температури описується фо...
