13.204 Fotodiode

Forhåndsoppgave

• Bruk databladet for dioden til å finne ut hva som er anode og katode. Finn
  også hvor stor spenning den dioden du bruker, tåler i sperreretning. (Det kan
  være 5 V, eller det kan være 60 V!)

Framgangsmåte

Del 1: Fotodioden som lysdetektor

Fotodioden er en diode der vi utnytter at antallet ladningsbærere blir påvirket
av lysmengden som treffer dioden. Fotodioden kan derfor brukes som lyssensor.
Som vi har nevnt i grunnboka, er det et stort antall fotodioder som er grunnelementene
i bildebrikker i mange digitale kameraer, de såkalte CCD-brikkene.
Når vi bruker fotodioden som lyssensor, er det lysfølsomheten i den såkalte reversstrømmen
vi utnytter. Dioden må derfor koples i sperreretning, se figuren nedenfor

• Kople opp kretsen slik figuren viser. Pass på at dioden er koplet i sperreretning.
  La dioden få ganske god belysning. Skru spenningen U – og dermed spenningen
  over dioden – forsiktig opp til du ser at dioden leder strøm. Det kan være
  10–15 μA eller ganske mye mer, avhengig av den dioden du bruker. (Finn ut
  hvilken lysretning dioden er mest følsom i, se eventuelt også databladet.
• Nå skal du undersøke fotodioden litt mer systematisk.
  La dioden få lite lys. Og mye lys. Observer hva som skjer. Bruk lysmåler hvis
  du har anledning til det. Noter i loggboka.
  Prøv å bestemme den minste lysmengden dioden må ha for at du skal registrere
  en strøm på 2 μA. Bruk lysmåleren eller bare beskriv lysforholdene med ord.
• Kople opp etter tur forskjellige lysdioder. Anslå bølgelengdene etter farge hvis
  du ikke har et ferdig diodebrett.
  Undersøk hvordan diodestrømmen avhenger av bølgelengden til lyset. (Kople
  opp lysdiodene slik at de lyser om lag like sterkt, og pass på at de belyser fotodioden
  på samme måte.)
  Belys også fotodioden med en fjernkontroll. Hva ser du? Kommenter.
  Konsulter grunnboka eller eventuelt databladet når det gjelder følsomheten
  som funksjon av bølgelengden.

Del 2: Fotodioden som fotoelement, en liten solcelle

En solcelle er i hovedsak en fotodiode der vi utnytter ladningsforskyvningen som
oppstår når sperresjiktet i pn-overgangen blir belyst. Nå skal dioden selv bli et
«batteri» og drive strøm i en ytre krets. (For at det skal bli en ordentlig solcelle,
må vi kople svært mange fotodioder sammen.) Derfor kopler vi ikke fotodioden
til en spenningskilde.

Kople et voltmeter direkte til fotodioden og belys dioden godt. Gå gjerne ut og
observer i dagslys. På bildet ser du et mulig resultat. Finn ut hvordan du må kople
for at spenningsmålingen skal gi en positiv verdi.