Zakaj so polprevodniške fotodiode obratno pristranske?

Polprevodniške fotodiode imajo obratno prednapetost iz več ključnih razlogov:

1. Povečana občutljivost:

* Depletion Region: Povratna prednapetost razširi območje izčrpanosti znotraj diode. To območje je v bistvu brez prostih nosilcev naboja (elektronov in lukenj), kar ustvarja širši "prazen prostor" znotraj polprevodniškega materiala.

* Električno polje: Povratna prednapetost ustvari močno električno polje v območju izčrpanosti.

* Učinkovito zbiranje bremenitev: Ko svetlobni fotoni zadenejo diodo, ustvarijo pare elektron-luknja. Električno polje pometa te nosilce drug od drugega, preprečuje rekombinacijo in zagotavlja učinkovito zbiranje ustvarjenega naboja.

2. Nizek temni tok:

* Zmanjšana toplotna proizvodnja: Povratna pristranskost zavira toplotno generiranje parov elektron-luknja znotraj osiromašenega območja, kar zmanjšuje "temni tok", ki teče tudi v odsotnosti svetlobe. To je ključnega pomena za natančno zaznavanje svetlobe.

3. Hiter odzivni čas:

* Zmanjšana kapacitivnost: Širše območje izčrpavanja, povezano z obratno prednapetostjo, učinkovito zmanjša kapacitivnost fotodiode. To vodi do hitrejših odzivnih časov, kar omogoča, da se dioda hitreje odzove na spremembe jakosti svetlobe.

4. Linearnost:

* Dosleden odgovor: Delovanje obratne prednapetosti zagotavlja linearno razmerje med intenzivnostjo vpadne svetlobe in izhodnim tokom fotodiode. Ta linearnost je bistvena za natančne meritve jakosti svetlobe.

Povzetek:

Povratna prednapetost fotodiode poveča njeno občutljivost, zmanjša temni tok, izboljša odzivni čas in zagotovi linearnost delovanja, zaradi česar je idealna za različne aplikacije pri zaznavanju svetlobe, merjenju in optični komunikaciji.