Was ist eine Fotodiode? Funktionsweise & Anwendungen
Ganz einfach gesagt: Eine Fotodiode oder Photodiode ist ein Halbleiterbauteil, das Licht erkennt und darauf reagiert. Wenn Licht auf die aktive Fläche der Diode trifft, entstehen freie Ladungsträger, die einen Stromfluss auslösen. Je mehr Licht auf die Diode fällt, desto größer wird der erzeugte Strom. Dadurch lässt sich Licht nicht nur messen, sondern auch in elektrische Signale umwandeln.
Diese Fähigkeit macht sie unverzichtbar in vielen Bereichen, von der Kommunikationstechnik bis zur Medizintechnik. Doch wie funktioniert eine Fotodiode genau und warum ist sie so vielseitig einsetzbar? Schauen wir uns das Schritt für Schritt an.
Wie funktioniert eine Fotodiode?
Die Grundlage bildet ein p-n-Übergang, wie man ihn auch aus normalen Dioden kennt. Bei der Fotodiode wird dieser Übergang so genutzt, dass Licht Energie liefert, um Elektronen und Löcher zu erzeugen. Diese Ladungsträger bewegen sich im elektrischen Feld der Diode und erzeugen einen Strom.
Es gibt zwei typische Betriebsarten bei Photodioden:
- Photovoltaischer Betrieb: Die Diode arbeitet ohne externe Spannung und erzeugt eine kleine Spannung allein durch Licht.
- Photoleitender Betrieb: Hier wird eine Rückwärtsspannung angelegt, wodurch die Diode schneller reagiert und ein größeres Signal liefert.
Damit der erzeugte Strom nutzbar wird, folgt oft ein Verstärker, der das Signal in eine Spannung umwandelt. So entsteht ein präzises und gut messbares Ausgangssignal.
Wichtige Eigenschaften
Beim Einsatz einer Fotodiode spielen einige Kennwerte eine große Rolle:
- Empfindlichkeit: Wie stark reagiert die Diode auf Licht?
- Spektralbereich: Für welche Wellenlängen ist sie geeignet?
- Geschwindigkeit: Wie schnell kann sie Lichtänderungen erfassen?
- Dunkelstrom: Wie viel Strom fließt ohne Licht? Je kleiner, desto besser.
Typische Anwendungen von Fotodioden
Sie sind überall dort zu finden, wo Licht gemessen oder verarbeitet wird:
- Lichtschranken und Sicherheitssysteme: Sie erkennen Objekte berührungslos.
- Fernbedienungen und IR-Empfänger: Sie empfangen Infrarotsignale zuverlässig.
- Faseroptische Kommunikation: Sie wandeln Lichtsignale in elektrische Daten um.
- Medizintechnik: Zum Beispiel in Pulsoximetern, die den Sauerstoffgehalt im Blut messen.
- Industrie und Automatisierung: Für präzise Positions- und Geschwindigkeitsmessungen.
Als EMS-Anbieter setzen wir diesen elektronische Bauteil natürlich auch bei unseren Kundenprojekten ein.
