-
Roger Wolf authoredRoger Wolf authored
Hinweise für den Versuch Elektrische Bauelemente
Photodiode
Eine Photodiode, ist eine Diode, auf die Licht ungehindert einfallen kann, wie in Abbildung 1 dargestellt:
Abbildung 1: (Funktionsweise einer Diode als Photodiode, unter ungehindertem Lichteinfall. Abbildung (a) zeigt die Photodiode ohne äußere Beschaltung. Abbildung (b) zeigt die Photodiode in Sperrrichtung)
Die Bandlücke in Si beträgt E_{g}=1.1\ \mathrm{eV} und liegt damit im Energiebereich sichtbaren Lichts. Fällt Licht hinreichend kurzer Wellenlänge auf die Diode kommt es im HL-material zum inneren Photoeffekt: Valenzelektronen werden aus ihrer Bindung gelöst und ins Leitungsband gehoben. Gleichzeitig entsteht im Valenzband ein Loch. Sowohl Elektron, als auch Loch stehen daraufhin als freie Ladungsträger zur Verfügung. Findet der Photoeffekt im Grenzbereich der Diode statt kommt es aufgrund von U_{D} zur sofortigen Ladungstrennung. Den entstehenden Strom bezeichnet man als Driftstrom. Elektron-Loch-Paare jenseits der Grenzschicht tragen ebenfalls zum Stromfluss bei. In diesem Fall muss einer der beiden Ladungsträger, Elektron oder Loch, die Grenzschicht der Diode überwinden. Diesen Beitrag zum Gesamtstrom bezeichnet man als Diffusionsstrom.
- Ohne weitere äußere Anschlüsse, wie in Abbildung 1 (a) gezeigt, baut sich eine materialspezifische charakteristische Spannung an den Klemmen der Diode auf.
- Schließt man die Diode kurz fließt ein Strom I_{\mathrm{Ph}} proportional zur einfallenden Lichtintensität. In dieser Form würde man die Photodiode als Solarzelle betreiben.
- Wird die Diode in Sperrrichuntg betrieben, wie in Abbildung 1 (b) gezeigt, verändert sich der sich einstellende Sperrstrom I_{S} proportional zur einfallenden Lichtintensität.
Eine Photodiode, als elektronisches Bauelement, ist in Abbildung 2 (a) gezeigt. Das Schaltsymbol einer Photodiode ist in Abbildung 2 (b) gezeigt.