7. Diodų rūšys

7.7. Fotodiodai

Fotodiodas yra puslaidininkinis komponentas, kurio PN sandūra suformuota arti kristalo paviršiaus. Užtvarinis sluoksnis yra lengvai šviesai prieinamas.

Paprastai fotodiodai dirba įjungti atvirkštine kryptimi. Atvirkštinė srovė plačiame diapazone tiesiškai priklauso nuo šviesos stiprio ir tik šiek tiek priklauso nuo prijungtos įtampos ir aplinkos temperatūros.

Fotodiodai gali dirbti taip pat ir aktyviojoje srityje, t.y. kaip fotoelementai, keičiantys šviesos energiją į elektros energiją. Veikiant šviesai PN sandūroje generuojami laisvieji krūvininkai. Veikiami sandūros vidinio elektrinio lauko, laisvieji krūvininkai juda priešingomis kryptimis ir susigrupuoja abipus potencialo barjero. Tarp sandūros išvadų atsiranda potencialų skirtumas – fotoįtampa. Didžiausia fotoįtampos reikšmė priklauso nuo puslaidininkio medžiagos, pvz., silicio fotoelemento fotoįtampa yra 0,5–0,6 V, galio arsenido – 0,8–0,9 V. Jei fotoelemento išorinė grandinė uždara, ja teka fotosrovė, proporcinga šviesos srautui. Iš puslaidininkinių fotoelementų sudaromos saulės baterijos.

Fotodiodų ribinis dažnis yra didelis – jie yra pajėgūs aptikti sparčius šviesos pokyčius. Paprasto fotodiodo srovės padidėjimo ir srovės kritimo trukmė siekia mikrosekundes. Jei reikalingas ribinis dažnis iki keliu šimtų megahercų naudojami PIN (diodai, kur tarp P ir N sričių įterpta savojo nelegiruoto puslaidininkio sritis I) fotodiodai. Esant didelėms atvirkštinėms įtampoms, užtvarinio sluoksnio talpa siekia keletą pikofaradų.