Фотодиод

Фотодиод, полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости при воздействии на него оптического излучения. Ф. представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с электронно-дырочным переходом (р=n-переходом), снабженный 2 металлическими выводами (один от р-, другой от n-области) и вмонтированный в металлический или пластмассовый защитный корпус. Материалами, из которых выполняют Ф., служат Ge, Si, GaAs, HgCdTe и др.

Различают 2 режима работы Ф.: фотодиодный, когда во внешней цепи Ф. содержится источник постоянного тока, создающий на р=n-переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме Ф., как и фоторезистор, используют для управления электрическим током в цепи Ф. в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Возникающие под действием излучения неосновные носители диффундируют через р=n-переход и ослабляют электрическое поле последнего. Фототок в Ф. в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме Ф., как и полупроводниковый фотоэлемент, используют в качестве генератора фотоэдс.

Основные параметры Ф.: 1) порог чувствительности (величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот), достигает 10^-14 вт/гц^1/2; 2) уровень шумов = не свыше 10^-9 а; 3) область спектральной чувствительности лежит в пределах 0,3=15 мкм; 4) спектральная чувствительность (отношение фототока к потоку падающего монохроматического излучения с известной длиной волны) составляет 0,5=1 а/вт; 5) инерционность (время установления фототока) порядка 10^-7=10^-8 сек. В лавинном Ф., представляющем собой разновидность Ф. с р=n-cтруктурой, для увеличения чувствительности используют т. н. лавинное умножение тока в р=n-переходе, основанное на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 10²=10⁴. Существуют также Ф. с р=i=n-cтруктурой, близкие по своим характеристикам к Ф. с р=n-cтруктурой; по сравнению с последними они обладают значительно меньшей инерционностью (до 10^-10 сек).

Ф. находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п.
Лит.: Тришенков М. А., Фример А. И., Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с р=n-переходами, в сборнике: Полупроводниковые приборы и их применение, М., 1971; Рябов С. Г., Торопкин Г. Н., Усольцев И. Ф., Приборы квантовой электроники, М., 1976.
? И. Ф. Усольцев.