Фотадыёд

Фотадыёд

Пазначэнне фотадыёда

Фотадыёд — тып фотадэтэктара, здольны пераўтвараць святло ў электрычны ток ці напружанне, у залежнасці ад рэжыму дзеяння.

Канструкцыйна фотадыёды падобныя на звычайныя паўправадніковыя дыёды з той розніцай, што крышталь паўправадніка можа быць адкрыты (для рэгістрацыі ультрафіялетавага альбо рэнтгенаўскага выпрамянення) ці змешчаны ў корпусе з акном ці валаконнааптычным уводам, каб святло дасягала адчувальную частку прылады. Многія фотадыёды выкарыстоўваюць PIN-структуру замест p-n пераходу для паляпшэння хуткадзейнасці.

Прынцып дзеяння

Калі фатон з дастатковай энергіяй трапляе на фотадыёд, у апошнім адбываецца ўнутраны фотаэфект: фатон узбуджае электрон з паўправадніковага матэрыялу дыёда, такім чынам ствараючы пару носьбітаў зараду, вольны электрон і дадатна зараджаную дзірку. Калі паглынанне адбываецца ў вобласці збяднення паўправадніка, гэтыя новыя носьбіты выносяцца з вобласці яе ўласным электрычным полем, дзякуючы якому дзіркі рухаюцца да анода, а электроны да катода, і ўзнікае фотаток. Сумарны ток праз фотадыёд складаецца з цемнавога току і фотатоку, такім чынам, цемнавы ток мусіць быць мінімізаваны, каб максімізаваць чуллівасць фотадыёда.

Фотагальванічны рэжым

Пры выкарыстанні без вонкавага электрычнага напружання, г.зн. у фотагальванічным рэжыме (таксама генератарны, фотавальтаічны рэжым, англ.: photovoltaic mode) фотаток па-за дыёдам абмежаваны, і з'яўляецца напружанне. Гэты рэжым выкарыстоўвае фотавальтаічны эфект, што з'яўляецца асновай сонечных элементаў - традыцыйны сонечны элемент уяўляе сабой фотадыёд вялікай плошчы.

Фотадыёдны рэжым

У гэтым рэжыме да дыёда прыкладзена зваротнае напружанне (катод зрушаны дадатна ў адносінах да анода). У параўнанні з прамым зрушэннем, гэта значна скарачае час рэакцыі за конт павышэння шуму, таму што павялічваецца шырыня вобласці збяднення, што памяншае ёмістасць пераходу. Зваротнае напружанне выклікае толькі невялікі ток (вядомы як цемнавы) у кірунку напружання, у той час як фотаток застаецца практычна тым жа. Для зададзенага спектральнага размеркавання фотаток лінейна прапарцыянальны асветленасці.

Іншыя рэжымы працы

Лавінныя фотадыёды маюць структуру, падобную да структуры звычайных дыёдаў, але працуюць пры значна большым зваротным напружанні. Пры гэтым кожны ўзбуджаны святлом носьбіт зараду выклікае кантраляваны лавінны прабой, ствараючы ўнутранае ўзмацненне сігналу ў фотадыёдзе, што павышае эфектыўную адчувальнасць прылады.

Матэрыялы

Пры вытворчасці фотадыёдаў звычайна ўжываюцца наступныя матэрыялы: крэмній, германій, арсенід галію-індыю, сульфід свінцу(ІІ). Дзякуючы большай шырыні забароненай зоны, крэмніевыя фотадыёды генеруюць менш шуму ў параўнанні з германіевымі.