Lässt die Photodiode den Strom fließen oder wird er durch Licht erzeugt?
Hallo,
ich studiere Mikroelektronik und habe davor auch Quantentechnolog studiert.
Ich habe eine Frage bezüglich meiner Masterarbeit. Was ist die Kernfunktion einer Photodiode?
Lässt sie den Strom durchfliessen wenn Licht auf die Photodiode scheint oder erzeugt sie durch Licht einen Strom?
5 Antworten
Ich glaube du vewechselt eine Photodiode mit einer Solarzelle.
Eine Photodiode gehört zu einem Halbleiter. Halbleiter haben die Eigentschaft den Strom nur unter bestimmten Bedingungen zu leiten.
Erst unter Lichteinfall wird eine photdiode leitend.
Quantentechnologie ist wohl Nanostrukturtechnik, nicht Quantenphysik.
Wikipedia erklärt die Kernfunktion der Photodiode sogar ohne viel Quantenphysik. Was fehlt dir in dieser Erklärung?
Auch eine LED oder ein aufgesägter Transistor (z.B. im TO-204-Gehäuse) wirkt als Solarzelle bei Bestrahlung.
Ja aber man muss entscheiden können ob das ein NPN oder PNP Transistor ist. In einem NPN Transistor fließt der Strom von Kollektor zu Emitter bei einer angelegten Basis-Emitter Spannung.
Und die PN-Übergänge sind natürlich dabei zu achten!
Bei Verwendung als Solarzelle ist das ja egal, ist eh nur eine Spielerei.
Beim Transistor hab ich's schon lange nicht mehr gemacht, aber vermutlich wird die Spannung zwischen Basis und sowohl Kollektor wie Emitter zu messen sein (also bei den beiden internen PN-Übergängen.
Ich habe Quantentechnologie studiert: Ich weiß wovon ich rede!
Das hab ich nicht abgestritten.
Allerdings bestehen da gewisse Zweifel, ob dir diese Nanostrukturtechnik schon viel genützt hat.
Oder warum stellst du denn die relativ banale Frage zur Fotodiode?
Und warum musst du eine Banalität über Transistoren breitwalzen?
Auch die Nachfrage, was dir im Wikipediaartikel fehlt, beantwortest du nicht. Wenn du den nicht verstehst, hat die "Quantentechnologie wirklich noch nicht gefruchtet.
Eine Silizium-Solarzelle ist auch nur eine großflächig aufgebaute Photodiode...
Na wenigstens EINER, der mal was Richtiges hier schreibt -eine Wohltat.
Zum letzten Satz: Nein, einen Strom kann man nicht direkt "erzeugen". Es gibt keine Stromquellen (nur als ideales Schaltsymbol).
Jeder Strom benötigt eine treibende Spannung. Durch den Lichteinfall (Photonen) werden zusätzlich Ladungsträger im Bereich des pn-Übergangs freigesetzt, die den Stromfluss durch die Diode verändern.
- Betrieb als Fotodiode: Das Bauteil wird in Sperr-Richtung betrieben und der Sperrstrom ist fast linear von der Beleuchtungsstärke abhängig.
- Dieser Strom in Sperr-Richtung fließt auch (bei Photonen-Beschuss) wenn statt der äußeren Sperr-Spannung ein Lastwiderstand den Kreis schließt, an dem eine Foto-Spannung zu messen ist (Betrieb als Foto-Element).
- Man könnte somit diese Diode (in dieser Betriebsart) auch als Stromquelle bezeichnen - allerdings wird dabei der Strom durch das von außen erzeugte Ungleichgewicht der Ladungsträger-Verteilung im pn-Übergang ermöglicht, was wiederum der Definition einer "Spannungsquelle" entspricht. Also doch eine treibende "Kraft" (Spannung).
Eigentlich steht im Wikipediaartikel alles wichtige zu den Kernfunktionen und den entsprechenden Betriebsarten. Oder was fehlt dir dabei?
https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode#Betriebsarten
Man Gottes, soviel Mist von "Experten" habe ich selten gelesen.
Fangfrage an die selbst ernannten Experten: Wie kann ein Kurzschlußstrom fließen, wenn angeblich eine zusätzliche Spannungsquelle erforderlich ist?
Also:
Kurzform: man benötigt im Gegensatz zum Photowiderstand keine externe Spannungsquelle.
Woher kann also die Energie nur kommen? Aha! (Mit Photodioden kannst du auch eine Energieversorgung realisieren)
Schau doch einfach mal im Tietze-Schenk oder anderen seriösen Quellen aus der Halbleitervorlesung nach.
Noch was Merkwürdiges aus einer Antwort hier: Transimpedanzverstärker - per se erst mal nicht erforderlich, warum sollte man einen Strom in eine Spannung wandeln? Wenn es schnell bleiben oder werden soll, sind Stromverstärker einfach besser geeignet.
Stichwort: Eingangsstufe Basisschaltung. Sieh an!
Viel Erfolg!
Noch was Merkwürdiges aus einer Antwort hier: Transimpedanzverstärker - per se erst mal nicht erforderlich, warum sollte man einen Strom in eine Spannung wandeln?
Ich habe ja auch geschrieben kann. Eine Strom-Spannungswandlung kann in vielen Fällen gewünscht sein, weil eine Spannungsmessung einfacher zu realisieren ist als eine Strommessung.
Alles gut. Du denkst halt an eine Intensitätsmessung, also eine Messung der Lichtstärke. Ich denke viel mehr an eine schnelle optische Signalübertragung (dc bis HF konkreter). Außerdem lassen sich Ströme mit geeigneten Quellen "fehlerfrei" übertragen - auch bei der Übertragung langsam veränderlicher Werte oder Gleichgrößen.
Danke dir.
Kommt darauf an wie man sie verschaltet.
In Vorwärtsrichtung betreibt man sie als Photoelement/Solarzelle. Strahlt Licht ein, so wird die optische Leistung in elektrische Leistung gewandelt. Es ist keine externe Spannungsquelle notwendig. Somit dient sie zur Energiegewinnung.
In Sperrrichtung hingegen kann man sie als "Stromventil" benutzen. Legt man eine Spannung in Sperrrichtung on, so fließt ein Strom der proportional zum Lichteinfall ist (in gewissen Bereichen linear). Der Strom hängt dabei kaum von der externen Spannung ab.
Möchte man die Lichtintensität messen, dann kann man aber auch die Diode im Quasi-Kurzschluss betreiben. Dazu kann man sie mit einem Transimpedanzverstärker anschließen, welcher eine Spannung proportional zur einfallen Lichtstärke ausgibt.
Mehr Details gibt es auch in Wikipedia dazu: Photodiode – Wikipedia
Ich weiß was eine Photodiode ist ich habe Quantentechnologie studiert.