Photodiode, Photo Diode   포토 다이오드, 광 다이오드, 반도체 광다이오드

1. 반도체 광 다이오드 (광 → 전기)

  ㅇ 광 신호를 전기 신호로 변환하는 반도체 다이오드   ☞ 수광소자(광검출기)  ↔  발광소자


2. 반도체 광 다이오드의 구조 및 회로구성

  ㅇ 동작영역이 역 바이어스 영역으로 제한되는 반도체 pn 접합 디바이스 구조를 갖음
     - 광-전 변환된 출력신호로는 전류 신호임
     


3. 반도체 광 다이오드의 동작원리

  ㅇ 기본적으로, 입사하는 빛에 따라 출력 전류를 변화시키는 동작을 함

  ㅇ 밴드갭 에너지 이상에서 광 흡수
     - 만일 입사 빛의 광자(光子) 에너지가 반도체의 밴드갭(band gap) 에너지 보다 크면,
     - 반도체에서는 광 흡수가 일어나며 전자-정공쌍(electron-hole pair)이 만들어짐

  ㅇ 역바이어스된 반도체 PN 접합 구조
     - 역 바이어스된 pn 접합부가 광에 노출될때 역 전류(광 전류)가 증가됨
        . 이때, 광전류는 역 바이어스 전압에 의존하지 않고 빛의 양에 만 의존함
     

     - 공핍층 내에서 생성된 전자-정공 캐리어들은,
        . 인가 전계(역 바이어스)에 따라 서로 나뉘어 이동한 후에, 도선을 통해 전류를 생성함

  ㅇ 결과적으로, 광-전 변환이 이루어짐


4. 반도체 광 다이오드의 동작 특성

  ㅇ 역 바이어스에 의한 동작
     - 광이 입사하지 않을 때 
        . 일반적인 다이오드 특성과 같음
     - 광이 입사할 때
        . 역방향 전류가 입사 광량에 비례하여 흐르게됨.
        . 한편, 수광소자에 입사광이 없을 때도 흐르는 전류를 암전류(Dark Current)라고함

  ㅇ 온도에 매우 민감함
     - 매 5 또는 10℃ 마다 2배씩 증가

  ㅇ 파장에 따라 응답특성이 달라짐   ☞ 응답도 참조


5. 반도체 광 다이오드의 종류

  ㅇ p-n 접합 포토 다이오드       :  (효율이 낮아 거의 실용화되지 않음)

  ㅇ p-i-n 포토 다이오드 (PIN-PD) :  안정적, 저가, 응답도 낮음 

  ㅇ Avalanch 포토 다이오드 (APD) :  증폭 기능 내재, 고속 장거리용, 고가, 응답도 좋음