МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОДИОДА

METHOD FOR DETERMINING THE SENSITIVITY OF A PHOTODIOD

Sergei Sanko

student, Department of Physical Electronics, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics,

Russia, Tomsk

Damir Karimbaev

Head of laboratory №2, JSC "NIIPP",

Russia, Tomsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье будет рассмотрен метод определения спектральной чувствительности фотодиода, основанный на законе распространения оптического излучения в пространстве.

ABSTRACT

In this article, we will consider a method for determining the spectral sensitivity of a photodiode based on the law of propagation of optical radiation in space.

Ключевые слова: метод измерения; абсолютная чувствительность; фотодиод; AlGaAs

Keywords: method of measurement; absolute sensitivity; photodiode; AlGaAs

Фотодиод ­- представляет собой полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от уровня его освещенности. Основным элементом фотодиода является p-n - переход, при освещении которого происходит генерация носителей заряда вблизи потенциального барьера на расстоянии меньше чем диффузионная длина, и разделение этих носителей в области объемного заряда, что приводит к увеличению обратного тока диода, за счет возникновения вентильного фото-ЭДС [1].

Фотодиоды находят широкое применение в современной электронике. Одним из основных параметров фотодиодов является спектральная чувствительность. В данной работе представлены результаты измерения спектральной чувствительности фотодиода с помощью метода основанного на законе распространения оптического излучения в пространстве.

Для определения спектральной чувствительности были подготовлены 10 образцов фотодиодов из одной партии, для набора статистики, 8 образцов светодиодов, у которых была измерена мощность излучения, длина волны и угол распространения излучения. Результаты измерения параметров светодиодов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результат измерения параметров светодиодов

Далее была измерена зависимость фототока при обратном смещении фотодиодов от расстояния (1/l²) между светодиодом и фотодиодом и построена соответствующая зависимость, рисунок 1.

Рисунок 1. Зависимость фототока от обратного квадрата расстояния между фотодиодом и светодиодом на длине волны 620 нм

Зная наклон прямой на рисунке 1, а также угол распространения излучения, мощность и расстояние до источника с помощью формулы 1 определена чувствительность фотодиода.

                                                                          (1)

 — тангенс угла наклона зависимости фототока от квадрата обратного расстояния мА·мм²;

 — тангенс угла распространения излучения от нормали к поверхности кристалла светодиода;

 — мощность излучения светодиода, мВт;

a, b — длина и ширина кристалла фотодиода, мм;

Расчет чувствительности на всех длинах волн представлен в таблице 2

Таблица 2.

Результат расчета чувствительности фотодиодов

Для проверки достоверности полученных результатов была измерена относительная спектральная чувствительность фотодиода на специализированной установке и построена соответствующая зависимость рисунок 2, рассчитанная чувствительность приведена к относительной шкале и также представлена на данной зависимости.

Рисунок 2. Зависимость спектральной чувствительности фотодиода

Из рисунка 2 видно, что расчетные точки чувствительности идеально ложатся на график чувствительности измеренный на специализированной установке. Это подтверждает работоспособность методики измерения чувствительности.

Заключение:

В проделанной работе была разработана и проверена методика измерения чувствительности фотодиодов, основанная на законе распространения оптического излучения. Проверка методики показала ее работоспособность.

Список литературы:

1. Туркулец В.И., Удалов Н.П. Фотодиоды и фототриоды. М. ‒ Л., Госэнергоиздат, 1962. ‒ 64 с.
2. Базир Г. И., Физические основы электроники: учебное пособие. Ф50 Ульяновск: УлГТУ, 2006 – 61 с.