Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PIN-Diode 'Geschwindigkeit'


von Falk L. (fmx)


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Hallo zusammen,

ich hätte eine Frage zum Thema PIN-Diode.
Durch das hinzufügen der intrinsischen I-Schicht wird die Sperrschicht 
größer. Die Empfindlichkeit steigt also, da mehr Photonen absorbiert 
werden können.

Warum wird die Diode durch das hinzufügen der Sperrschicht nun aber 
'schneller'?

Viele Grüße,
Falk

von Lurchi (Gast)


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Durch die I Schicht wird die Kapazität der Diode kleiner - damit wird 
die Photodiode schneller.

Das mit der steigenden Empfindlichkeit ist so auch nicht richtig. Auch 
die Photonen die hinter der Sperrschicht absorbiert werden, tragen zum 
Photostrom bei. Allerdings müssen die Elektronen / Löcher per Diffusion 
zur zur Sperrschicht gelangen und das führt zu etwas Verzögerung und 
ggf. etwas reduzierter Effizienz. Mit der I Schicht reduziert sich also 
auch der Teil des Verzögerten Signals.

Wie wichtig das wird, hängt von der Wellenlänge des Lichtes ab: Blaues 
Licht wird nahe der Oberfläche absorbiert, und kommt ggf. noch nicht 
einmal bis zur Sperrschicht. IR Licht um 1 µm kommt auch bei der PIN 
Diode bis zu Rückseite.

von Hp M. (nachtmix)


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Lurchi schrieb:
> Wie wichtig das wird, hängt von der Wellenlänge des Lichtes ab: Blaues
> Licht wird nahe der Oberfläche absorbiert, und kommt ggf. noch nicht
> einmal bis zur Sperrschicht. IR Licht um 1 µm kommt auch bei der PIN
> Diode bis zu Rückseite.

Auf die Spitze getrieben hat National Semiconductors das Prinzip mit der 
Entwicklung dieses Bildsensors: https://de.wikipedia.org/wiki/Foveon_X3

von Peter R. (pnu)


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Bei Fotodioden mit PIN-Struktur entsteht zwischen P und N eine breite 
Sperrzone mit oft über 0,1mm Dicke.

Dadurch wird zunächst die Empfindlichkeit erhöht. In dem einen µm, die 
eine normale PN-Sperrschicht hat, können nur wenige Photonen 
Ladungsträgerpaare erzeugen. In den 100 µm der I-Zone ist die 
Wahrscheinlichkeit dafür entsprechend größer. Dh. wesentlich mehr 
Photonen erzeugen ein Ladungsträgerpaar und entsprechenden Strom.

Natürlich wird auch C kleiner, da dann die Diode eine 100µm breite 
Isolierzone zwischen dem leitfähigen P und N hat.

Dann bildet die Kapazität keinen Kurzschluss mehr für die bei kurzen 
Lichtimpulse entstehenden Stromimpulse.

Da Ersatzschaltbild besteht eben aus der Parallelschaltung einer 
lichtabhängigen Stromquelle und des Sperrschicht-C, das in einem Fall 
einige pF beträgt, im andren Fall nur Zehntel oder Hundertstel davon.

von Falk L. (fmx)


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Danke für die Erklärungen!

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