Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 38 стр.

      2) Многоэлементные фотоприемники с самосканированием, высокой раз-
решающей способностью, высокой фоточувствительностью и низким уровнем
шумов в широкой спектральной области (главным образом, в видимом диапа-
зоне), предназначенные для восприятия световых образов.
      Лучшими среди фотоприемников первой группы являются фотодиоды
(особенно кремниевые с p-i-n структурой и лавинные), среди второй – фоточув-
ствительные приборы с зарядовой связью.
      2.6.2 Фотодиоды

      P-n фотодиоды (рисунок 2.15). Фотодиоды /5/ представляют собой моно-
литную полупроводниковую структуру, содержащую две области с различными
типами фотопроводимости (n и p типа). На границе этих областей образуется
область объемного пространственного заряда (положительный потенциал в по-
                                 лупроводнике n-типа и отрицательный в по-
                                 лупроводнике p-типа), называемый p-n пе-
                                 реходом или барьером, который обладает
                                 выпрямляющими свойствами. При освеще-
                                 нии этих областей образуются пары носите-
                                 лей заряда - дырки и электроны. Направле-
                                 ния тока этих носителей совпадает с направ-
                                 лением обратного тока перехода. Фотодио-
                                 ды используются в двух режимах: фотоди-
                                 одном и фотогальваническом. Во втором
                                 случае на выходах прибора образуются за-
                                 ряды, разделяемые полем p-n перехода, и
           Рисунок 2.15          фотодиод становится источником ЭДС (ре-
                                 жим фотогенератора). В первом режиме фо-
тодиод включают по схеме с обратным смещением, и фототок является функ-
цией освещенности (грубо говоря, падает сопротивление перехода). В этом ре-
жиме фотодиод обладает рядом преимуществ по сравнению с режимом фотоге-
нератора: пониженная инерционность, большой динамический диапазон линей-
ности зависимости фототока от освещенности.
      В p-n переходе, на который подается обратное смещение, существует
обедненная зона, в которой отсутствуют свободные носители заряда. Фото-
ны с достаточно большой энергией, попадают в эту зону, выбивают элек-
троны из валентной зоны. Последние переходят в зону проводимости, в ре-
зультате образуется пара свободных носителей заряда, эти носители обра-
зуют фототок. Если электрическое поле в обедненной зоне достаточно
сильное, то ускоренные им носители могут приобретать энергию, равную
энергии ионизации и выбить другие носители заряда, которые в свою оче-
редь, также ионизируют атомы и т.д. Концентрация носителей будет лави-
нообразно нарастать, что характерно для лавинных фотодиодов.
      Тип фотодиода зависит от материала, конфигурации и структуры p-n
перехода, а также от приложенного напряжения. Материал определяет ко-

122