Fotodiode

Fotodioden sind Sensoren die Licht in elektrische Energie umwandeln. Es handelt sich um Germanium- oder Siliziumdioden, die in Sperrrichtung betrieben werden und bei denen sich zwischen den beiden dotierten Halbleiterschichten (P und N) ein undotierter Bereich befindet. Aus diesem undotierten Bereich werden bei Lichteinfall durch den lichtelektrischen Effekt freie Elektronen aus der atomaren Struktur herausgerissen, deren Anzahl von der Lichtintensität abhängt.

Beispiele für Fotodioden sind die kostengünstigen PIN-Dioden und die empfindlichere APD-Dioden.

Kennlinien von Fotodioden aus Silizium und Germanium

Im Gegensatz zum Fotowiderstand haben Fotodioden eine wesentlich geringere Trägheit und können Signale im Nano- und Mikrosekunden-Bereich schalten. Die Schaltgeschwindigkeit hängt von der Sperrspannung ab, je höher diese ist, desto kürzer werden die Schaltzeiten. Das hängt damit zusammen, dasss bei Erhöhung der Sperrspannung die Kapazität der Sperrschicht geringer wird.

Die spektrale Empfindlichkeit von Fotodioden hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Silizium liegt die höchste spektrale Empfindlichkeit bei 800 nm, bei Germanium bei 1.400 nm, also bei Infrarot. Daher werden diese Bauelemente speziell in der Infrarottechnik eingesetzt.

Infrarot-Fotodiode, Foto: Osram

Fotodioden finden ihren Einsatz in Lichtschranken, Fernbedienungen und in der Lichtmessung, und in optischen Übertragungssystemen.