Fotodioda
Fotodioda je v elektrotechnice typ součástky, která reaguje na osvětlení. Jedná se o plošnou diodu, která je konstrukčně upravená tak, aby do oblasti PN přechodu pronikalo světlo. Není-li přechod osvětlen, chová se jako běžná dioda. Po osvětlení dochází vlivem vnitřního fotoelektrického jevu velmi rychle k nárůstu průchodu elektrického proudu v závěrném směru. Proto se používá k detekci osvětlení (např. světelná závora), měření otáček a podobně.
Charakteristika
Voltampérová charakteristika fotodiody má bez přítomnosti osvětlení jejího PN přechodu stejný průběh, jako charakteristika běžné diody. Vliv osvětlení přechodu můžeme sledovat v polarizaci diody v závěrném směru, kdy dochází k lineárnímu růstu anodového proudu (anoda) při rovnoměrném zvětšování osvětlení. Dioda se tedy chová jako pasivní součástka, jejíž proud v závěrném směru je závislý na osvětlení. Fotodioda reaguje na změny osvětlení velmi rychle, řádově 10−6–10−9 s.
Zvláštní konstrukce se používá například u fotodiody PIN, která má mezi vrstvou přechodu P a N vloženou vrstvu minimálně dopovaného polovodiče s velkou elektrickou pevností (až 500 V). Proto pracuje s velmi vysokými intenzitami elektrického pole v oblasti přechodu. Tím je dosaženo náběhu již v řádu 10−12–10−15 s.
Princip
Princip fotodiody je založen na vnitřním fotoelektrickém jevu. Světlo (foton), které dopadá na přechod PN (světlo je soustředěno na přechod např. čočkou), narazí do elektronu ve valenční vrstvě atomu a předá mu svoji energii. Elektron energii fotonu absorbuje, čímž získá dostatek energie k opuštění valenčního pásu a přeskočí do pásu vodivostního - elektron opustí vlastní atom a pohybuje se prostorem krystalové mřížky, vznikl tím volný elektron, na jeho místě vznikla díra (defektní elektron). Takto vzniklé volné elektrony jsou volné nosiče náboje, které snižují elektrický odpor polovodiče, resp. zvyšují elektrickou vodivost polovodiče. Tento fotoelektrický jev nastává také i u fotorezistoru (fotoodporu).
Použití fotodiody
VA charakteristika fotodiody prochází 3 kvadranty (I., III. a IV. kvadrantem), přičemž využíváme jen III. a IV. kvadrant. Ve III. kvadrantu pracuje fotodioda v tzv. odporovém (fotovodivostním) režimu a chová se jako rezistor citlivý na světlo. Ve IV. kvadrantu pracuje dioda v tzv. hradlovém (fotovoltaickém) režimu, zde se dioda chová jako zdroj elektrické energie.
Fotodiody používáme k měření osvětlení, snímání dat (v minulosti se tak například snímala data z děrných štítků), v automatizaci. Rychlé fotodiody se používají v optických spojích, optronech apod.
Odkazy
Literatura
- Valsa J.: Teoretická elektrotechnika I; VUT Brno, 1997
- Brančík L.: Elektrotechnika I; VUT Brno
- Dědková J: Elektrotechnický seminář; VUT Brno
- Musil V., Brzobohatý J., Boušek J., Prchalová I.: Elektronické součástky; VUT Brno, 1996
- Mikulec M., Havlíček V.: Základy teorie elektrických obvodů 1; ČVUT, 1997
- Stránský J. a kol.: Polovodičová technika I – učebnice pro elektrotechnické fakulty; SNTL; 1982
- Blahovec A.: Elektrotechnika I; Informatorium ,1997
- Blahovec A.: Elektrotechnika II; Informatorium ,1997
- Maťátko J.: Elektronika; Idea Servis, 1997
- Syrovátko M.: Zapojení s polovodičovými součástkami; SNTL, 1987
- Frohn M., Oberthür W. a kol.: Elektronika – součástky a základní zapojení; nakladatelství BEN - technická literatura, 2006
- Vobecký J., Záhlava V.: Elektronika – součástky a obvody, principy a příklady; Grada Publishing; 2001
- Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 1.; nakladatelství BEN - technická literatura, 2005
- Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 2.; nakladatelství BEN - technická literatura, 2005
- Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 3.; nakladatelství BEN - technická literatura, 2005
- Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 4.; nakladatelství BEN - technická literatura, 2006
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu fotodioda na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo fotodioda ve Wikislovníku
