Der Lichttechnik-Podcast – Folge 23 – Fotodioden

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Sprecher:

Markus Bausewein
Andreas Miesauer
Intro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge:

Fotodioden

Eine Fotodiode ist eine Diode bei der die PN-Schicht nahe der Oberfläche liegt, damit diese von einfallendem Licht erreicht werden kann. Fällt Licht auf die PN-Schicht, werden Elektronen dort gelöst, es entsteht eine Spannung. In der Regel werden Fotodioden in Sperrichtung betrieben. Durch die angelegte Sperrspannung vergrößert sich die PN-Schicht.

Auf der Oberfläche des Halbleiters kann ein Filter aufgebracht werden. Dies ist z.B. erforderlich, wenn die Diode eine bestimmte Eigenschaft erfüllen soll, z.B. nur auf Licht einer bestimmten Farbe reagieren (Farbsensor), auf Tageslicht reagieren (Helligkeitssensor) oder auf IR-Licht reagieren (Datenübertragung einer Fernbedienung, …)

Einfacher Farbsensor / SMD-RGB-Fotodiode

Teilweise wird auch noch eine Antireflexionsschicht aufgebracht um die Empfindlichkeit zu erhöhen.

Die Fotospannung der Dioden ist nichtlinear, der Fotostrom ist linear. Zur Helligkeitsmessung werden Fotodioden daher in der Regel über einen Shunt (Messwiderstand) kurzgeschlossen und der Strom gemessen.

Eine spezielle Variante der Fotodiode ist die Lawinenfotodiode (APD – Averlanche Photo Diode). Diese wird in der Regel sehr knapp unterhalb der Durchbruchspannung in Sperrrichtung betrieben. Durch das einfallende Licht und die damit gelösten Elektronen werden weitere Elektronen freigeschlagen, es entsteht ein Lawineneffekt. Die Durchbruchspannung liegt je nach Diode im Bereich von 10V … 180V. Der Lawineneffekt kann den lichtabhängigen Sperrstrom um das Hundertfache verstärken.

Im Gegensatz zum Fotowiderstand ist der Betrieb einer Fotodiode bis ca. 10 Mhz möglich. Dies wird z.B. verwendet zur Detektion von Flickerfrequenzen von Leuchtquellen oder zur Datenübertragung.

Materialien: