Definition: Ein Halbleiterbauelement, das Licht mit einer p-n- oder pin-Struktur erkennt. Als Fotodetektoren werden häufig Fotodioden verwendet. Solche Geräte enthalten einen pn-Übergang und verfügen normalerweise über eine intrinsische Schicht zwischen der n- und der p-Schicht. Geräte mit intrinsischen Schichten werden genanntFotodioden vom PIN-Typ. Die Verarmungsschicht oder die intrinsische Schicht absorbiert Licht und erzeugt Elektron-Loch-Paare, die zum Photostrom beitragen. Über einen weiten Leistungsbereich ist der Photostrom streng proportional zur absorbierten Lichtintensität. Betriebsart Fotodioden können in zwei verschiedenen Modi arbeiten: Photovoltaik-Modus: Ähnlich wie bei einer Solarzelle wird die von a erzeugte Spannung erzeugtFotodiodedie mit Licht bestrahlt wird, gemessen werden. Der Zusammenhang zwischen Spannung und optischer Leistung ist jedoch nichtlinear und der Dynamikbereich ist relativ klein. Und Spitzengeschwindigkeiten kann er auch nicht erreichen. Fotoleitender Modus: Zu diesem Zeitpunkt wird eine Sperrspannung an die Diode angelegt (dh die Diode ist bei dieser Spannung nicht leitend, wenn kein Licht einfällt) und der resultierende Fotostrom wird gemessen. (Es reicht aus, die Spannung nahe 0 zu halten.) Die Abhängigkeit des Photostroms von der optischen Leistung ist sehr linear und seine Größe ist sechs Größenordnungen oder mehr größer als die optische Leistung, z. B. für ein Silizium-Pin mit einem aktive Fläche von mehreren mm2 Bei Fotodioden reicht diese von einigen Nanowatt bis zu mehreren zehn Milliwatt. Die Größe der Sperrspannung hat fast keinen Einfluss auf den Fotostrom und einen schwachen Einfluss auf den Dunkelstrom (bei Abwesenheit von Licht), aber je höher die Spannung, desto schneller ist die Reaktion und desto schneller heizt sich das Gerät auf. Zur Vorverstärkung von Fotodioden werden häufig gängige Verstärker (auch Transimpedanzverstärker genannt) eingesetzt. Dieser Verstärker hält die Spannung konstant (z. B. nahe 0 oder eine einstellbare negative Zahl), sodass die Fotodiode im fotoleitenden Modus arbeitet. Und Stromverstärker haben im Allgemeinen gute Rauscheigenschaften, und die Empfindlichkeit und Bandbreite des Verstärkers können besser ausgeglichen werden als eine einfache Schleife, die aus einem Widerstand und einem Spannungsverstärker besteht. Einige kommerzielle Verstärker-Setups verwenden viele verschiedene Empfindlichkeitseinstellungen, um die Messleistung im Labor sehr flexibel zu gestalten, sodass Sie einen großen Dynamikbereich und geringes Rauschen erhalten. Einige verfügen über eingebaute Displays, einstellbare Vorspannung und Signaloffset sowie einstellbare Filter , usw. Halbleitermaterial: Typische Fotodiodenmaterialien sind: Silizium (Si): kleiner Dunkelstrom, hohe Geschwindigkeit, hohe Empfindlichkeit im Bereich 400–1000 nm (höchste im Bereich 800–900 nm). Germanium (Ge): hoher Dunkelstrom, langsame Geschwindigkeit aufgrund großer parasitärer Kapazität, hohe Empfindlichkeit im Bereich von 900–1600 nm (am höchsten im Bereich von 1400–1500 nm). Indium-Gallium-Arsenid-Phosphor (InGaAsP): Teuer, geringer Dunkelstrom, schnell, hohe Empfindlichkeit im Bereich 1000–1350 nm (höchste im Bereich 1100–1300 nm). Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs): Teuer, geringer Dunkelstrom, schnell, hohe Empfindlichkeit im Bereich 900–1700 nm (höchste im Bereich 1300–1600 nm) Der oben beschriebene Wellenlängenbereich kann deutlich überschritten werden, wenn ein Modell mit breiterer spektraler Empfindlichkeit verwendet wird. Haupteigenschaften: Die wichtigsten Eigenschaften vonFotodiodenSind: Die Reaktionsfähigkeit, also der Photostrom dividiert durch die optische Leistung, hängt mit der Quanteneffizienz zusammen und hängt von der Wellenlänge ab Aktiver Bereich, also lichtempfindlicher Bereich. Maximal zulässiger Strom (normalerweise begrenzt durch Sättigungseffekte). Dunkelstrom (existiert im fotoleitenden Modus, sehr wichtig für die Erkennung sehr geringer Lichtintensitäten). Geschwindigkeit oder Bandbreite hängt von den Anstiegs- und Abfallzeiten ab und wird von der Permittivität beeinflusst.
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