fotodiodien

Fotodioden zijn halfgeleiderapparaten die door lichtval een elektrische respons genereren. Ze functioneren als fotodetectoren die de intensiteit van het licht omzetten in een elektrische stroom of spanning. In de meeste toepassingen worden fotodiodes in omgekeerde bias geschakeld, waardoor ze sneller reageren en minder ruis produceren.

Werking en modi: Bij omgekeerde bias ontstaan elektronen-gatenparen als reactie op fotonen. Fotodiodes kunnen in twee hoofdmodi werken: de fotovoltaïsche modus (zonder externe spanning) en de fotoconductieve modus (met omgekeerde spanning). In beide gevallen is de respons afhankelijk van de lichtintensiteit en het toegepaste biasniveau, en verschilt de snelheid en ruis per configuratie.

Typen en materialen: Veelvoorkomende typen zijn PN-fotodioden, PIN-fotodioden en avalanche-fotodiodes (APD). Silicium is de meest gebruikte materiaaldetectie voor zichtbare en nabij infraroodstraling, terwijl InGaAs vaak wordt toegepast voor langere infraroodgolflengten. Het ontwerp van de diodes, contactlay-out en anti-reflectieve coatings beïnvloedt de responsiviteit en de bandbreedte.

Belangrijke eigenschappen: Enkele cruciale parameters zijn de spectrale responsiviteit en quantum efficiency, donkerstroom en ruis, responstijd en bandbreedte, evenals lineariteit en dynamisch bereik. De keuze van type en materiaal bepaalt het toepassingsgebied en de gevoeligheid bij verschillende golflengten en lichtniveaus.

Toepassingen: Fotodioden worden veel gebruikt in optische ontvangers van glasvezelcommunicatie, digitale camera’s en scanners, medische beeldvorming en veiligheids- en meetinstrumenten. In glasvezelnetwerken leveren PIN- of APD-ontvangers de detectie van zwakke signalen mogelijk.