Fotodioden sind eine Art von Dioden, bei denen der PN Übergang optisch zugänglich ist. Oft befindet sich zwischen den beiden dotierten Halbleiterschichten (p und n) ein undotierter Bereich (PIN Dioden). Im Bereich des Überganges werden bei einfallendem Licht durch den inneren lichtelektrischen Effekt freie Elektronen aus der atomaren Struktur gelöst, die einen Fotostrom erzeugen.
Bei kleinen Spannungen oder mit Spannung in Sperrichtung ist der Strom über einen sehr großen Bereich proprotional zur Intensität und relativ unabhängig von der Spannung. Bei Betrieb mit nur einem Lastwiderstand, erzeugt die Fotodiode wie eine Solarzelle elektrische Energie. Die Leerlaufspannung ist dabei annähernd proportional zum Logaritmus der Intensität.
Im Gegensatz zum Fotowiderstand haben Fotodioden eine geringe Trägheit und können auf Signale im Nano- und Mikrosekunden-Bereich reagieren. Die Schaltgeschwindigkeit hängt dabei von der Sperrspannung ab, je höher diese ist, desto kürzer werden die Schaltzeiten (bei Erhöhung der Sperrspannung wird die Kapazität der Sperrschicht geringer).
Die langwellige Grenze der spektralen Empfindlichkeit von Fotodioden hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Silizium liegt die Grenze bei ca. 1050 nm, die höchste spektrale Empfindlichkeit je nach Qualität bei ca. 800-900 nm. Bei Germanium liegt die Grenze ca. bei 1.900 nm, also im Infrarot-Bereich. Die kurzwellige Grenze hängt vom Fenstermaterial und der Oberfläche des Halbleiters ab, typisch bei etwa 400 nm. Die typische Empfindlichkeit liegt bei ca. 0,5 A/W bei 800 nm. In der Regel hat man also kleine Ströme im µA Bereich und darunter.
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--Williwilli 17:26, 17. Okt 2008 (CEST)
