Рассмотрим различные способы включения фотодиода с p–n-переходом во внешнюю цепь (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Режимы включения фотодиода в цепь:

короткого замыкания (а), холостого хода (б), вентильный (в), фотодиодный (г)

Если замкнуть накоротко контакты освещенного фотодиода, то фототок потечет и во внешней цепи. (На рис. 7.2,а сопротивление амперметра близко к нулю). Этот фототок называется фототоком короткого замыкания: |I_кз| = I_ф . При этом внешняя разность потенциалов в p–n-переходе φ = 0.

Если разомкнуть внешнюю цепь, т.е. устремить величину сопротивления нагрузки R_н к бесконечности, то в результате разделения освещенным p–n-переходом избыточных электронов и дырок p-область приобретет положительный, а n-область – отрицательный потенциал. (На рис. 7.2, б роль нагрузки выполняет высокое входное сопротивление вольтметра). В результате между p- и n-областями возникнет разность потенциалов φ, которая называется фотоэдс. При этом p–n-переход оказывается смещенным в прямом направлении, т.е. высота равновесного потенциального барьера Ф_к уменьшается на величину eφ.

Появившееся прямое смещение, т.е. фотоэдс, создает прямой ток. Фотоэдс будет нарастать в результате разделения генерированных светом носителей заряда до тех пор, пока увеличивающийся прямой ток не скомпенсирует фототок. Режим с R_н → ∞ называется режимом холостого хода, а установившееся значение фотоэдс φ = U_хх – фотоэдс холостого хода.