Исследование полупроводниковых фотодиодов, страница 3

где Jф – плотность фототока, А – площадь освещаемой поверхности фотодиода. Однако обычно сравнительным критерием качества фотодиодов является чувствительность, которая определяется как отношение фототока к величине светового потока:

Чувствительность связана с квантовым выходом фотодиода (1.6)

Спектральная зависимость чувствительности является одной из важнейших характеристик фотодиода. Рассмотрим р-n-переход, освещенный со стороны р-области. Если толщина этой области меньше диффузионной длины для электронов (d < Ln), то все фотогенерированные в р-слое носители заряда дойдут до р-n-перехода и дадут вклад в фотоэффект. При малых значениях (ħω – Eg) фототок пропорционален показателю поглощения, и при kω < 1/d спектральная зависимость фототока будет определяться спектром поглощения. При продвижении в коротковолновую область при ħω > Eg показатель поглощения быстро возрастает, и в случае kω >> 1/d практически все излучение будет поглощаться в р-области. Дальнейшее увеличение kω не приводит к росту фототока.

Если толщина р-области больше диффузионной длины Ln (d > Ln), то при увеличении kω все большая часть излучения будет поглощаться вдали от p-n-перехода и все меньшая часть генерированных неосновных носителей заряда достигать области объемного заряда. Поэтому при d > Ln в спектрах фотоЭДС и фототока будет наблюдаться максимум.

1.2. Описание установки

Схема установки для исследования характеристик фотодиодов представлена на рис. 1.4. Излучение от светодиода 1, подключенного к блоку питания, проецируется на фотодиод 2. Фототок измеряется с помощью амперметра, а напряжение на фотодиоде контролируется дополнительным вольтметром. Измерения могут проводиться как без подачи напряжения смещения на фотодиод (вентильный режим), так и в фотодиодном режиме.

Рис. 1.4. Блок-схема для исследования характеристик фотодиода

Вольтамперные характеристики фотодиода измеряются как без освещения (светодиод отключен), так и при различных мощностях излучения, падающего на фотодиод. Напряжение смещения подается от блока питания для измерения ВАХ. Изменение величины светового потока производится путем регулирования прямого тока, пропускаемого через светодиод. Для измерения нагрузочных характеристик используется набор резисторов с разными величинами сопротивления.

1.3. Исследование полупроводникового фотодиода.
Проведение измерений

1. ВАЖНО! Используемые в работе источники питания могут обеспечить широкий диапазон подаваемых напряжений и токов, значительно превышающий допустимые параметры как для светодиода, так и для фотоприемника. Во избежание выхода установки из строя при регулировании значений смещения следует пользоваться только ручкам "FINE" ("Точно") на обоих блоках питания. Блок питания для измерения ВАХ должен быть соединен с дополнительным амперметром, тогда как блок питания светодиода работает отдельно.