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- ELETTRONICA OGGI 437 - GIUGNO 2014
COMM
FOTODIODI
Circuiti di condizionamento
per fotodiodi
L
a caratteristica tensione-corrente di un fotodiodo è
uguale a quella di un diodo (Figg. 1 e 2), con l’aggiunta
di un termine di corrente fotogenerata I
PH
:
dove I
0
è la corrente di leakage del diodo, V
D
è la tensione ai
capi del dispositivo e V
T
è la tensione termica. In condizioni di
polarizzazione inversa (V
D
< 0), il primo termine dell’espres-
sione si riduce a I
0
, mentre nel caso di V
D
= 0 otteniamo che
I
D
= - I
PH
.
La corrente fotogenerata risulta proporzionale alla potenza lu-
minosa incidente, ovvero al flusso di fotoni che incidono sul
sensore. Matematicamente si può esprimere questo concetto
nel seguente modo:
dove
d
è l’efficienza quantica,
e
è la carica dell’elettrone;
P/hv
rappresenta il numero di fotoni al secondo.
Nella valutazione dei fotodiodi entrano in gioco due parametri
importanti: l’efficienza quantica e la responsività. L’efficienza
quantica è il numero di coppie elettrone-lacune generate per
ogni fotone incidente, mentre la responsività è il rapporto tra la
corrente fotogenerata e la potenza ottica incidente.
Il fotodiodo presenta delle capacità parassite dovute alla pre-
senza della giunzione PN, che può essere espressa mediante
la seguente formula:
dove i sono le varie costanti dielettriche (vuoto e materiale),
A è la superficie delle interfacce e L è la lunghezza della zona
di svuotamento. La capacità parassita risentirà gli effetti della
resistenza di carico con la definizione di una propria frequenza
di taglio e quindi un tempo di risposta.
Altri parametri di un fotodiodo
Corrente di buio
La corrente di buio è una corrente di dispersione che scorre
quando una tensione di polarizzazione viene applicata a un
fotodiodo; raddoppia ogni 10 °C di aumento della temperatu-
ra. La corrente di buio è influenzata anche dal materiale del
Maurizio Di Paolo Emilio
I fotodiodi sono dispositivi a semiconduttore con
struttura PN o PIN, impiegati come trasduttori
di potenza luminosa. L’energia trasportata
dalla radiazione elettromagnetica è assorbita
dalla regione di svuotamento che determina
il contributo di corrente elettrica. Il circuito di
condizionamento per fotodiodi dovrà rispettare le
tipiche caratteristiche elettriche tali da ridurre il
contributo di rumore (corrente di buio)
Fig. 1 – Caratteristica I-V di un fotodiodo
