Виды фотоприемников на основе диодов

Лабораторная работа N 16

«Определение основных характеристик фотодиода»

Оптоэлектронные приборы – это устройства, преобразующие оптическое излучение в электрический сигнал и наоборот, электрический сигнал в оптическое излучение. К первому виду оптоэлектронных приборов относятся фотоприемники и солнечные батареи, ко второму виду – светодиоды и полупроводниковые лазеры.

Рис. 1. Конструкции фотодиодов:

а – диод с p‑n переходом; б – p‑i‑n диод; в – диод со структурой металл – полупроводник; г – лавинный фотодиод (структура с охранным кольцом); д – диод на основе гетероструктуры

Для преобразования оптического излучения в электрический сигнал используется межзонное поглощение квантов света в полупроводниках, как наиболее эффективный канал преобразования энергии. При поглощении света генерируются неравновесные (основные и неосновные) носители. В фотоприемных устройствах, как правило, используется принцип регистрации неосновных носителей заряда. Наиболее распространенные фотоприемники реализуются на основе диодных структур. Среди них – фотодиоды на основе p-n переходов, барьеров Шоттки и гетеропереходов. На рис.1 приведена конструкция наиболее распространенных фотодиодов.

В фотодиодах на основе p‑n переходов используется эффект разделения на границе электронно‑дырочного перехода неосновных неравновесных носителей, созданных оптическим излучением. Схематически фотодиод изображен на рис. 2.

Рис. 2. Схематическое изображение фотодиода и схема его включения:

n – эмиттер, p – база