Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage Dioden / Photodioden


von miko l. (miko-la)


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Hallo,

ich versuche gerade das Prinzip zu verstehen, welches hinter Photodioden 
steckt. Den Wikipedia-Artikel dazu verstehe ich leider noch nicht 
richtig. Ich habe mir daher mal ein paar Sachen selber zusammengereimt. 
Kann mir da vielleicht jemand sagen, ob (und wenn ja wo) ich falsch 
liege?

Bekannt ist ja: Eine Diode hat auf der einen Seite eine p-dotierte 
Schicht und gegenüber eine n-dotierte Schicht. Im Grenzbereich hat sich 
die Raumladungszone bzw. Verarmungszone gebildet. In dieser Zone sind 
freie Elektronen aus der n-Schicht in Elektronenlöcher in der p-Schicht 
gesprungen. Daher auch die alternative Bezeichnung "Verarmungszone" = 
Zone mit wenigen freien Ladungsträgern. Betreibe ich die Diode in 
Sperrichtung, wird diese Zone vergrößert, da ich quasi auf beiden Seiten 
Ladungsträger aus der Diode "herausziehe".

Jetzt zur Photodiode - ich denke es mir folgendermaßen (dabei gehe ich 
von einer in Sperrichtung betriebenen Photodiode aus): Photonen, die auf 
die Verarmungszone treffen, trennen mit ihrer Energie die Elektronen 
dort wieder von den Löchern ab. Da die Elektronen dann frei sind, 
wandern sie in Richtung der positiven Spannungsversorgung U+ (d.h. durch 
das n-dotierte Material). Da von U- weitere Elektronen nachkommen und 
auch diese durch die Photonenenergie in Richtung positiver Spannung 
getrieben werden (und sich nicht mit Löchern rekombinieren), kommt ein 
konstanter Strom zustande (solange die Lichtenergie konstant bleibt).



Ist das soweit richtig?
Das es extrem vereinfacht ausgedrückt ist, ist mir klar...aber mir gehr 
es erstmal um das Grundprinzip!


Danke für jede hilfreiche Antwort!
miko

von Cubus (Gast)


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Es existiert ein elektrisches Feld innerhalb der Raumladungszone. Die 
Photonen treffen auf ein beliebiges Elektron im Kristallgitter und 
schlagen dieses heraus. Es werden ein Elektron und ein Loch generiert. 
Durch das elektrische Feld werden Elektron bzw. Loch aus der RLZ heraus 
transportiert. Ist das herausgeschlagene Elektron außerhalb der RLZ 
kommt es wieder zur Rekombination.

von Cubus (Gast)


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Der letzte Satz ist etwas mißverständlich. Was gemeint war ist: Wird ein 
Elktron außerhalb der RLZ durch ein Photon herausgeschlagen, kommt es 
mit großer Wahrscheinlichkeit nach einiger Zeit wieder zur 
Rekombination.

von miko l. (miko-la)


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Ich sehe die Antwort (vielen Dank dafür!) jetzt erst, sorry für meine 
späte Antwort. Zwei Tage nach meiner Frage war mein Beitrag ohne Antwort 
auf die zweite Seite gerutscht, ich hatte nicht mehr mit einer Antwort 
gerechnet.

Ich denke, ich komme allmählich dahinter! Durch das Herausschlagen der 
Elektronen durch die Photonen in der Raumladungszone (und dem 
Abtransport der dadurch entstandenen freien Elektronen bzw. Löcher) wird 
die RLZ verkleinert. Kleinere Raumladungszone bedeutet ein 
abgeschwächtes elektrisches Feld. Und da das Feld dem Stromfluss 
entgegenwirkt, ist so ein höherer Stromfluss möglich.

Kann man es so ausdrücken?

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