Fotodiode und Fototransistor

Belichtungsmessung für eine Digitalkamera
Belichtungsmessung für eine Digitalkamera

Die Fotodiode

Genau wie der Fotowiderstand, ist auch die Fotodiode ein Bauteil aus dem Bereich der Optoelektronik. Auch sie reagiert abhängig von der Stärke des einfallenden Lichts. Fotodioden arbeiten allerdings wesentlich schneller als Fotowiderstände. Sie eignen sich daher sehr gut dafür, als Empfänger für optisch übertragene Informationen eingesetzt zu werden. Ebenso werden sie häufig in verschiedenen Messeinrichtungen eingesetzt. Das Bauteil oben im Bild beispielsweise ist Bestandteil einer Digitalkamera und dient hier dazu, die Belichtungszeit einzustellen. Im Gegensatz zum Fotowiderstand kann eine Fotodiode sogar eine eigene Spannung erzeugen. Eine Fotodiode wird normalerweise in der sogenannten Sperrrichtung betrieben. Dioden funktionieren ja prinzipiell wie elektrischen Ventile, die den Strom nur in eine Richtung durchlassen. In der Sperrrichtung verhindern Sie normalerweise den Stromfluss. Bei einer Fotodiode kann aber auch in dieser Richtung ein Strom fließen, dessen Höhe sowohl von der angelegten Spannung als auch von der empfangenen Lichtstärke abhängt. Darüber hinaus spielt aber die Wellenlänge des empfangenen Lichts noch eine wesentliche Rolle.

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Die Fotodiode und die Wellenlänge

Manche Fotodioden reagieren fast ausschließlich auf sichtbares Licht, während andere hauptsächlich für Infrarotlicht genutzt werden. Ein typisches Anwendungsbeispiel für eine Fotodiode ist der Empfänger für Signale von Fernbedienungen. Solche Empfängerdioden beispielsweise reagieren fast ausschließlich auf Infrarotstrahlen, wie sie von Fernbedienungen ausgestrahlt werden. Auf Licht anderer Wellenlängen reagieren solche Dioden kaum.

Fotodiode (Mitte) steuert eine LED-Schaltung
Fotodiode (Mitte) steuert eine LED-Schaltung

Was es mit dem Dunkelstrom auf sich hat

Auch ohne einfallendes Licht fließt in Sperrrichtung durch die Fotodiode ein gewisser Strom hindurch. Allerdings ist dieser sogenannte Dunkelstrom nur äußerst gering. Er liegt im Bereich von wenigen Nanoampere. Hauptsächlich ist er abhängig von der an der Fotodiode angelegten Spannung.

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Der Fototransistor

Der Fototransistor arbeitet im Prinzip wie ein normaler Transistor. Er wird allerdings nicht über die Basis angesteuert, wie dies bei einem herkömmlichen Transistor geschieht, sondern über eine lichtempfindliche Fläche. Er wird auch fast genauso angeschlossen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass einem Fototransistor meistens der sogenannte Basisanschluss (Steueranschluss) fehlt. Manche Fototransistoren besitzen allerdings einen Basisanschluss. Wenn er vorhanden ist, dient er zur Regelung des Arbeitspunktes. Prinzipiell funktionieren Fototransistoren ähnlich wie Fotodioden mit einer zusätzlichen Verstärkerstufe. Das Lichtsignal kann mithilfe dieser Verstärkerstufe etwas vorverstärkt werden. Für den Einsatz mit sehr hohen Frequenzen eignen sich diese Bauteile aufgrund der etwas geringeren Reaktionsgeschwindigkeiten allerdings weniger. Hier werden meistens Fotodioden mit einem zusätzlichen externen Transistor eingesetzt.

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