ФД на основе использования внутреннего фотоэффекта базируется на взаимодействии падающих квантов излучения с кристаллической решеткой полупроводников различного типа, в результате которого происходит ионизация атомов кристаллической решетки с образованием свободных носителей зарядов — электронов и дырок. Это приводит к изменению электропроводности (проводимости) полупроводника.
Основные типы:
Фоторезистором (ФР) называется ФД, принцип действия которого основан на эффекте фотопроводимости. Под действием потока излучения вследствие внутреннего фотоэффекта у ФР меняется сопротивление.
Фоторезисторы представляют собой пленки или пластинки фоточувствительного полупроводникового материала, снабженные двумя невыпрямляющими контактами для включения их в электрическую цепь. ФР неполярны, они одинаково проводят ток в любом направлении, поэтому их можно питать постоянным и переменным током.
Фотодиодами называют полупроводниковые приборы, основанные на внутреннем фотоэффекте, использующие одностороннюю проводимость р—n-перехода, при освещении которого появляется э. д. с. (фотогальванический режим) или (при наличии питания) изменяется значение обратного тока (фотодиодный режим).
Лавинные фотодиоды (ЛФД). Такие фотодиоды позволяют реализовать внутреннее усиление фототока за счет электрического пробоя р-n-перехода и образования лавинного процесса размножения поступающих в р-n-переход неосновных носителей. При достаточном обратном электрическом смещении р-n-перехода образовавшиеся при освещении неосновные носители ускоряются электрическим полем и сталкиваются с. решеткой кристалла в области р-n-перехода, образуя дополнительные электронно-дырочные пары, которые, в свою очередь, совершают такой же процесс. В результате входной ток /вх усиливается в М раз, где М =Iвых/Iвх коэффициент умножения лавинного фотодиода; /вых — выходной ток ЛФД.
Фототранзистором (ФТ) называют полупроводниковый ФД на основе использования внутреннего фотоэффекта, совмещающий в себе свойства ФД и усилительного триода.
ПЗС-фотоприемник (ФПЗС) представляет собой ряд простых МДП-структур (металл—диэлектрик—полупроводник), выполненных на одном кристалле и образующих систему элементарных конденсаторов. В ПЗС-структуре осуществляется: формирование зарядного рельефа, адекватного распределению освещенности на фоточувствительной поверхности, хранение и перенос зарядового рельефа в сторону выходного устройства, а также детектирование зарядов, т. е. преобразование пространственных зарядов в выходное напряжение видеосигнала. Таким образом, ФПЗС выполняет одновременно функции приемника и анализатора оптического изображения.
Фоторезисторы
