Главная | Обратная связь

А- разделение возбужденных светом носит. заряда под дейст. поля p-n перехода, в-ВАХ фотодиода при Т1 и Т2, б-сх. включ.

При отсутствии света и разомкнутой цепи нагрузки на p-n переходе фотодиода создается потенц. барьер (рис.8.8а и б). Под действием света в n-области генерируются пары «электрон-дырка». Двигаясь хаотически во всех направлениях, часть образовавшихся дырок подходит к переходу, где их захватывает поле потенц. барьера и перебрасывает в p-область, т.е. идет экстракция дырок. Электроны остаются в n-области, куда их отталкивает поле барьера. Т.о., в p-области происходит накопление дырок, в n-области – электронов, а на зажимах ФД возникает фотоЭДС , величина кот. нелинейно зависит от светового потока (рис. 8.8в).

При подключении нагрузки в цепи ФД потечет ток , т.е. происходит непосредственное преобразование световой энергии в электрическую. При коротком замыкании ФД, когда сопротивление нагрузки , ток ФД линейно растет с ростом .

Главное достоинство ФД – высокое быстродействие. Они могут работать при частотах изменения светового потока до сотен мегагерц. ФотоЭДС имеет величину около нескольких долей вольта, а величина тока – сотни микроампер на люмен.

Кремниевые фотодиоды, фотоЭДС которых достигает 0,5 , используют в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую. Применяя последовательно-параллельное соединение ФД, создают солнечные батареи, КПД которых 20 %, а мощность в настоящее время достигает нескольких киловатт. Солнечные батареи – основные источники энергии на спутниках Земли, космических кораблях, автоматических метеостанциях. Область их применения непрерывно расширяется.

На рис. 8.8в показано семейство ВАХ ФД и изображена нагрузочная линия ФД при работе в фотогальваническом режиме. Для передачи максимальной мощности в нагрузку необходимо выполнять условие , где – внутреннее сопротивление ФД в фотогальваническом режиме.