Задача 1. Виготовлений германієвий фотодіод з п-р-переходом,освітлений паралельно пролшині переходу. Перехід 
отриманий методом вирощування, має в n - області питомий опір рn і час життя τh, а в рр - області рр і час життя електронів τe.
Переріз має товщину ω і ширину н.
Підрахувати чутливість фотодіода для випромінювання з довжиною хвилі λ темновий струм і відношення фотоструму до темнового струму при освітленні його потоком випромінювання Р в двох випадках:
А)коли довжина кожної області переходу рівна l1;
Б)коли довжина кожної області переходу рівна l2;
Задача 2. Визначити які розміри і фізичні параметрі повинен мати сплавний р-n- перехід в германії, щоб при освітленні переходу потоком випромінювання 100мВт/см2 з довжиною хвилі λ фотодіод дозволяв отримати фотострум ІФ>>1mА, темновий струм в області насичення ІT <=10тА і максимальна робоча напруга фотодіода Uт >=50В.
1.5. Порядок розрахунку.
1. За кривими залежності дифузної довжини електронів і дірок в германії від їх часу життя визначити дифузну довжину Lе,Lh (рис. 1. додатку)
2. По кривій залежності коефіцієнта відбивання від довжини хвилі падаючого випромінювання для Gе знайти Rλ,а по кривій залежності квантового виходу ηλ внутрішнього фотоефекту в Gе від довжини хвилі випромінювання (рис.2. додатку).
3. Знайти відношення 1/Le і 1/Lh і скориставшись рис.5. обчислити Fр формулою 24 або 25.
4. Знайти величину фотоструму Іф.
5. Знайти величину темнового струму Іт за формулою 36, знайшовши рівноважну концентрацію неосновних носіїв рn, nр. За рис.З. /додатку/ визначити концентрацію основних носіїв nn, рр
6.Знайти відношення Іф до ІT.
7. По рис.4 /додатку/ визначимо напругу пробою і коефіцієнт запасу для даного питомого опору бази /див. задачу 1 /.
8.По рис.8 знаходимо, що для германію з даним питомим опором і часом життя носіїв, густина струму насичення js
9. Для того, щоб темновий струм не перевищував 10 мкА, площа переходу повинна задовільняти умову Аn≤ Іт/js
10.Визначити інтегральну потужність випромінювання, що падає на перехід Аn за формулою Р=Р Аn
Якшо ідеальну чутливість германевого фотодіода прийняти С=0.54 А/Вт, то
ІФ=СР≤ 1мА.
Якщо умова не виконується, необхідно зменшити площу переходу.
11.Безпосередньо визначити товщину бази за формулою 31 при даному коефіцієнті розділення неможливо, так як ωn входить у вираз 21 для L1.
Проте із рис.5 /додатку/ знаходимо, що високий коефіцієнт розділення можна отримати при товщині бази співмірній з дифузійною довжиною. Тому для τh, за графіком рис.1 /додатку/ знаходимо Lh і приймемо товщину бази ωn
За формулою 31 провіримо, який коефіцієнт розділення для носіїв генерованих в базі. Для λ= 1.5 мкм за графіком рис.6 знайдемо коефіцієнт поглинання. Так як ωn>>1/λ то можемо не враховувати кількість носіїв, генерованих за площиною переходу.
Підставляючи отримані величини у формули 31 і 21, можемо переконатися, що в цьому випадку коефіцієнт розділення рівний
Для вибраної товщини бази і площі переходу при освітленні потоком р=0.1 Вт/см2 знайдемо фотострум, а також темновнй струм.
Графіки додатку:
озвязок задач
Ge
| Варіант | ρn Ом см | τh мкс | ρp Ом см | τe мкс | ω мм | H мм | λ мкм | P мкВт/см2 | l1 мм | I2 мм |
| 0,8 | 0,5 | 0,8 |
Задача 1
Виготовлений германієвий фотодіод з n-р-переходом, освітлений паралельно площині переходу. Перехід отриманий методом вирощування, має в n-області питомий опір rn і час життя th, а в р-області rp і час життя електронів te.
Переріз має товщину w і ширину Н.
Підрахувати чутливість фотодіода для випромінювання з довжиною хвилі l, темновий струм і відношення фотоструму до темнового струму при освітленні його потоком випромінювання Р в двох випадках:
А) коли довжина кожної області переходу рівна l1;
Б) коли довжина кожної області переходу рівна l2;
Для розв’язку задачі виконуємо наступні пункти:
А)коли довжина кожної області переходу рівна l1:
1. За кривими залежності дифузної довжини електронів і дірок в германії від їх часу життя визначаю дифузну довжину:
τn=100мкс;
Ln=0,4∙10-3 м;
τp=20мкс;
Lp=0,65∙10-3м;
2. По кривій залежності коефіцієнта відбивання від дожини хвилі падаючого випромінювання для Ge знаходжу Rλ
λ = 1мкм;
Rλ=0,45;
а по кривій залежності квантового виходу ηλ внутрішнього фотоефекту в Ge від довжини хвилі випромінювання:
λ = 1мкм;
ηλ=0.95.
3. Знайшовши відношення
l 
=0.8 мм, Ln=0,4∙10-3 м;Lp=0,65∙10-3м;
та скориставшись відповідним рисунком обчислимо Fp за формулою (24):
4. Знаючи Fp знаходжу величину фотоструму Iф:
Iф=-2∙Fp∙P∙H∙l1=-2∙9,97∙10-2∙0,15∙5∙10-3∙0,8=-1,90∙10-8(A)
5. Знаходжу величину темнового струму Iт за формулою(36), знайшовши рівноважну концентрацію неосновних носіїв за рисунком додатку, концентрація основних носіїв рівна:
ρn = 16 Ом см;
nn=7∙1019м-3;
ρp = 0,8 Ом см;
pp=4∙1022 м-3;
за формулою:
,
де 
звідси 
(A)
6. Знайдемо відношення Iф до Iт:
Б) коли довжина кожної області переходу рівна l2:
1. За кривими залежності дифузної довжини електронів і дірок в германії від їх часу життя визначаю дифузну довжину, у даному випадку:
τn=100мкс;
Ln=0.4 
м;
τp=20мкс;
Lp=0.65 м.
2. По кривій залежності коефіцієнта відбивання від дожини хвилі падаючого випромінювання для Ge знаходжу Rλ
λ = 1мкм;
Rλ=0.45;
а по кривій залежності квантового виходу ηλ внутрішнього фотоефекту в Ge від довжини хвилі випромінювання:
λ = 1мкм;
ηλ=0.95.
3. Оскільки у даному випадку l2>>L, можна прийняти cth≈1;cosech≈0 і рівняння (24) спроститься:
4. Знаючи Fp знаходжу величину фотоструму Iф:
Iф=-2∙Fp∙P∙H∙l2=-2∙2,28∙10-2∙0,15∙5∙10-3∙8=-3,31∙10-7(A)
5. Знайдемо відношення Iф до Iт:
адача 2
Визначити, які розміри і фізичні параметрі повинен мати сплавний р-n-перехід в германії, щоб при освітленні переходу потоком випромінювання 100 мВт/см2 з довжиною хвилі l фотодіод дозволяв отримати фотострум. Іф>>1мA, темновий струм в області насичення Іт£10мA і максимальна робоча напруга фотодіода Um³50B.
Розраховуючи другу задачу даної курсової роботи треба врахувати, що р-n-перехід освітлений перпендикулярно і такі параметри, як Le, Lh, Rl, hl, Dh, De, pn , nn, не змінюються, а максимальна чутливість Сl= 0,54 А/Вт. Тому для розрахунку Задачі 2 використаємо наступні пункти:
1. За графіком визначаємо 
2. Визначаємо густину струму:
3. Визначаємо інтегральну потужність випромінювання:
4. Коефіцієнт розділення:
Висновок:
У цій курсовій роботі розраховано основні параметри фотодіода з метою отримання бажаних параметрів вольт-амперних характеристик, чутливість фотодіода для випромінювання з довжиною хвилі l, темновий струм і відношення фотоструму до темнового струму, розміри і фізичні параметри фотодіода, який є одним з основних і базових приладів оптоелектроніки.
Я ознайомився з основними параметрами фотодіодів та їхніми вольт амперними характеристика, різними типами переходів при різних способах освітлення, навчився аналізувати залежності вольт амперних характеристик фотодіодів від фізичних параметрів напівпровідника
