Définition : Un dispositif semi-conducteur qui détecte la lumière avec une structure p-n ou p-i-n. Les photodiodes sont souvent utilisées comme photodétecteurs. De tels dispositifs contiennent une jonction p-n et ont généralement une couche intrinsèque entre les couches n et p. Les appareils avec des couches intrinsèques sont appelésPhotodiodes de type PIN. La couche d'appauvrissement ou la couche intrinsèque absorbe la lumière et génère des paires électron-trou, qui contribuent au photocourant. Sur une large plage de puissance, le photocourant est strictement proportionnel à l'intensité lumineuse absorbée. Mode de fonctionnement Les photodiodes peuvent fonctionner selon deux modes différents : Mode photovoltaïque : Semblable à une cellule solaire, la tension produite par unphotodiodeirradié par la lumière peut être mesuré. Cependant, la relation entre la tension et la puissance optique n'est pas linéaire et la plage dynamique est relativement petite. Et il ne peut pas non plus atteindre les vitesses de pointe. Mode photoconducteur : à ce stade, une tension inverse est appliquée à la diode (c'est-à-dire que la diode est non conductrice à cette tension en l'absence de lumière incidente) et le photocourant résultant est mesuré. (Il suffit de maintenir la tension proche de 0.) La dépendance du photocourant sur la puissance optique est très linéaire, et sa magnitude est de six ordres de grandeur ou plus supérieure à la puissance optique, par exemple, pour un silicium p-i-n avec un surface active de plusieurs mm2 Pour les photodiodes, celle-ci va de quelques nanowatts à plusieurs dizaines de milliwatts. L'amplitude de la tension inverse n'a presque aucun effet sur le photocourant et a un faible effet sur le courant d'obscurité (en l'absence de lumière), mais plus la tension est élevée, plus la réponse est rapide et plus l'appareil chauffe rapidement. Les amplificateurs courants (également appelés amplificateurs de transimpédance) sont souvent utilisés pour la préamplification des photodiodes. Cet amplificateur maintient la tension constante (par exemple, proche de 0, ou d'un certain nombre négatif réglable) de sorte que la photodiode fonctionne en mode photoconducteur. Et les amplificateurs de courant ont généralement de bonnes propriétés de bruit, et la sensibilité et la bande passante de l'amplificateur peuvent être mieux équilibrées qu'une simple boucle composée d'une résistance et d'un amplificateur de tension. Certaines configurations d'amplificateurs commerciaux utilisent de nombreux paramètres de sensibilité différents pour rendre la puissance de mesure très flexible en laboratoire, de sorte que vous pouvez obtenir une large plage dynamique, un faible bruit, certains ont des écrans intégrés, une tension de polarisation et un décalage de signal réglables, peuvent être des filtres réglés , etc. Matériau semi-conducteur : Les matériaux de photodiode typiques sont : Silicium (Si) : petit courant d'obscurité, vitesse rapide, sensibilité élevée dans la plage 400-1000 nm (la plus élevée dans la plage 800-900 nm). Germanium (Ge): courant d'obscurité élevé, vitesse lente en raison d'une grande capacité parasite, sensibilité élevée dans la plage de 900 à 1600 nm (la plus élevée dans la plage de 1400 à 1500 nm). Indium Gallium Arsenide Phosphorus (InGaAsP): Cher, faible courant d'obscurité, rapide, haute sensibilité dans la gamme 1000-1350nm (la plus élevée dans la gamme 1100-1300nm). Arséniure d'indium et de gallium (InGaAs) : Cher, faible courant d'obscurité, rapide, haute sensibilité dans la plage 900-1700 nm (la plus élevée dans la plage 1300-1600 nm) La gamme de longueurs d'onde décrite ci-dessus peut être largement dépassée si un modèle avec une réponse spectrale plus large est utilisé. propriétés clés : Les propriétés les plus importantes dephotodiodessont: La sensibilité, qui est le photocourant divisé par la puissance optique, est liée à l'efficacité quantique et dépend de la longueur d'onde Zone active, c'est-à-dire zone sensible à la lumière. Courant maximal admissible (généralement limité par les effets de saturation). Courant d'obscurité (existe en mode photoconducteur, très important pour détecter les très faibles intensités lumineuses). La vitesse, ou bande passante, est liée aux temps de montée et de descente et est affectée par la permittivité.
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