Ergänzung 1.13: Halbleiterfotodioden      (3/4)

Bauarten

Verglichen mit Vakuum-Fotodioden und Photomultipliern sind Halbleiter­foto­dioden meist klein. Ihre fotoempfindliche Fläche kann aber die Abmessungen von Vakuum-Fotokathoden erreichen.

BPW21R, BPX66      PT511B, BPW34, BP104S      SD444, PIN-10DF
BPW21R, BPX 66
Links: pn-Fotodiode BPW21R von Vishay (links), Sensorfläche 2,85×2,85 mm. pin-Fotodiode BPX 66 von Siemens (rechts), Sensorfläche 1×1 mm. Beide aus Si.
Mitte: pin-Fotodiode PT511B von Roithner Lasertechnik (oben links) mit Kugellinse, aus InGaAs für Messungen im nahen IR, Sensordurchmesser 300 µm. pin-Fotodiode BPW 34 von Vishay (oben Mitte, rechts Ansicht der Rückseite), aus Si, Sensorfläche 3×3 mm. pin-Fotodiode BP 104FS von ams OSRAM (untere Reihe) aus Si mit Tages­licht­filter für Messungen bei 950 nm, SMD-Ausführung, Sensorfläche 2,2×2,2 mm.
Rechts: pin-Fotodiode SD444-12-12-171 von Advanced Photonics (Ansicht von vorne), Sensordurchmesser 17,7 mm. pin-Fotodiode PIN 10DF von UDT (Ansicht von hinten), mit Filter für spektral flache Empfindlichkeit von 450 bis 900 nm, Sensorfläche 1 cm². Beide aus Si, mit BNC-Anschluss.
Gleichungen ↓

Die spektrale Empfindlichkeit

Auf der vorherigen Seite wurde bereits abgeschätzt, dass die Empfindlichkeit der Halbleiterdioden verglichen mit den Vakuum-Detektoren außerordentlich hoch ist.Dies trifft entsprechend auch für die Quantenausbeute zu. Für die wichtigsten Materialien Silizium, Germanium und Indium-Gallium-Arsenid werden sie in der folgenden Grafik dargestellt.

Zoom Sign
Fotodioden Empfindlichkeit
Spektrale Empfindlichkeit S von Fotodioden aus den Materialien Si, Ge und InGaAs.

Die gestrichelten Geraden zeigen den Zusammenhang der prozentualen Quantenausbeute QE mit der Empfindlichkeit S in Abhängigkeit von der Wellenlänge, siehe Aufgabe 1 in der Ergänzung über Vakuum-Fotodioden. Offensichtlich erreichen Silizium und Indium-Gallium-Arsenid fast 100% Quantenausbeute.