Die Fotodiode

Prinzip

Bei einer Photodiode wird durch einen speziellen Aufbau erreicht, dass Licht in die Grenzschicht des pn-Übergangs eindringen kann. Durch die Photonenergie werden hier Ladungsträgerpaare erzeugt, die einen Photostrom ermöglichen. Dessen Stärke ist der Beleuchtungsstärke proportional, so dass sich Photodioden sehr gut für optische Messaufgaben eignen. Für die durch das Licht erzeugte Photospannung gibt es keinen linearen Zusammenhang. Daher werden die Photodioden häufig als beleuchtungsabhängige Stromquellen im Kurzschlussbetrieb eingesetzt. Durch eine angelegte Spannung wird der Photostrom nur unwesentlich erhöht.

Wenn die Schüler die lineare Abhängigkeit der Photostromstärke von der Beleuchtungsstromstärke erkennen sollen, ist es erforderlich, den Zusammenhang zwischen dem Abstand einer punktförmigen Lichtquelle von einer bestrahlten Fläche einerseits und der Beleuchtungsstärke andererseits zu klären.

Der erste Versuch zeigt die Proportionalität zwischen Beleuchtungsstärke und Kurzschlussstromstärke der Photodiode.

Vorteile

• Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau
• Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine
• Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte
• Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Aufgaben

Nach welchem Prinzip arbeitet ein Belichtungsmesser?

Untersuche das Verhalten einer Photodiode bei Beleuchtung. Miss die Kurschlussstromstärke und die Leerlaufspannung der Photodiode bei verschiedenen Beleuchtungsstärken.