Фотодиодный режим работы

Фотодиодный режим обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с фотогальваническим: повышенные быстродействие и чувствительность фотодиода к длинноволновой части оптического спектра, а также более широкий динамический диапазон с линейной характеристикой.

Схемы включения фотодиодов в фотодиодном режиме приведены на рис. 31.

Основной недостаток фотодиодного режима — наличие шумового тока, протекающего через нагрузку, поэтому в ряде случаев при необходимости обеспечения низкого уровня шума фотоприемника фотогальванический режим может оказаться более выгодным, чем фотодиодный. Для снижения шумового тока используют охлаждение фотодиода до -10 °С.

Рис.31. Схемы включения фотодиодов в фотодиодном режиме: а,б — в качестве фоторезисторов; в — в усилительно-транзисторном каскаде

Люксамперные характеристики кремниевых фотодиодов линейны до значений интенсивности освещенности, превышают сотни тысяч люкс.

Насыщение фотодиода и выход на нелинейный участок ЛАХ фотогальваническом режиме наступают при меньших уровнях освещенности, чем в фотодиодном.

Насыщение германиевого фотодиода в фотодиодном режиме происходит при интенсивности облучения в тысячи люкс.

Фоточувствительность и нижний порог возможного обнаружения света фотодиода уменьшаются с увеличением температуры прибора, а уровень собственных шумов увеличивается из-за увеличения темнового тока. Вольтамперную характеристику фотодиода при отсутствии облучения называют темновой. Значение темнового тока Iт при заданной температуре окружающей среды и рабочем напряжении обычно указывают в паспорте прибора. Темновой ток кремниевых и германиевых фотодиодов зависит от температуры окружающей среды следующим образом: с повышением температуры на каждые 10°C темновой ток германиевых приборов увеличивается в 2 раза, а кремниевых — в 2,5. При этом максимумы их спектральных характеристик сдвигаются в сторону более коротких волн.

Понижение температуры окружающей среды приводит к противоположным изменениям: повышению чувствительности, снижению шумов, расширению спектрального диапазона. Поэтому для улучшения работы применяют охлаждение фотодиодов проводниковым холодильником на основе эффекта Пельтье.