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Sensorfläche mit Fotodioden ausgefüllt, wobei jede einen parallel geschalteten Kondensator auflädt. Wenn dessen gespeicherte Ladung rechtzeitig abtransportiert wird, bevor die Sättigungsspannung der Fotodiode erreicht ist, ist die Ladung proportional zur Helligkeit.

2. U=0, I<0, Betrieb im Quasi-Kurzschluss

Wird die Fotodiode im Kurzschluss betrieben, liefert sie einen über viele Größenordnungen linear von der Bestrahlungsstärke abhängigen Strom. Sie ist hierzu oft an einen Transimpedanzverstärker geschaltet - einer Schaltung, die aus dem Fotostrom ein proportionales Spannungssignal erzeugt und an den Diodenanschlüssen einen virtuellen Kurzschluss bildet. Damit lassen sich Bestrahlungsstärken sehr genau messen.

3. U<0, I<0, Betrieb im Sperrbereich Legt man an die Fotodiode eine Spannung in Sperrichtung (Bias) an, so fließt ein linear vom Licht abhängiger Sperrstrom, d. h. bei Bestrahlung leitet sie auch in Sperrrichtung. Es treten zusätzlich folgende Effekte auf:

die Sperrschichtkapazität C

S verringert sich mit der angelegten Spannung, sodass sich die Reaktionszeit mit steigender Spannung verringert.

es tritt möglicherweise ein Avalanche-Effekt auf, der den Fotostrom durch Lawineneffekte verstärkt.

der Reststrom (Dunkelstrom I

D ) steigt mit der angelegten Spannung und der Temperatur; er überlagert den Fotostrom und trägt zum Rauschen bei.

Kennwerte

Folgende Kennwerte dienen zur Beschreibung einer Fotodiode (Klammerwerte: Silizium-Fotodiode BP104):

Zulässige Sperrspannung (20 Volt)

spektrale Fotoempfindlichkeit (55 nA / lx beziehungsweise bei 850 nm 0,62 A/W)

Spektralbereich der Fotoempfindlichkeit (400 bis 1100 nm)

Quantenausbeute (0,9)

Wellenlänge der größten Fotoempfindlichkeit (800 nm)

Größe der bestrahlungsempfindlichen Fläche (2,2 mm × 2,2 mm)

Leerlaufspannung bei 1000 Lux (0,36 Volt)

Kurzschlußstrom bei 1000 Lux (50 µA)

Dunkelstrom in Abhängigkeit von der Sperrspannung (2 nA bei 1 V)

Sperrschichtkapazität in Abhängigkeit von der Sperrspannung (48 pF bei 0 V, 12 pF bei 10 V)

Abhängigkeit vom Einfallswinkel (Richtcharakteristik)

Johnson-Rauschen als rauschäquivalente Strahlungsleistung (engl. Noise Equivalent Power , kuz NEP)

Anwendungsbeispiele

Früher baute man Belichtungsmesser mit einer großflächigen Selen-Fotodiode, die direkt ein Drehspulmesswerk speiste.

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