Фотодиод — полупроводниковый диод, который при воздействии на него оптического излучения обладает свойством односторонней фотопроводимости. Фотодиод представляет собой полупроводниковый кристалл, как правило, с электронно-дырочным переходом, снабженный двумя металлическими выводами и вмонтированный в пластмассовый или металлический защитный корпус. Материалами, из которых изготавливаются фотодиоды, служат GaAs, Ge, Si, HgCdTe и др.
Различают два режима работы фотодиодов: фотодиодный, когда во внешней цепи фотодиода имеется источник постоянного тока, который создает обратное смещение на р-и-переходе, и вентильный, когда подобный источник отсутствует.
В фотодиодном режиме фотодиоды применяют для управления электрическим током в цепи фотодиода в соответствии с переменой интенсивности падающего излучения.
Образующиеся под воздействием излучения неосновные носители проходят через p-n-переход и ослабляют его электрическое поле.
Фототок в фотодиоде линейно зависит от интенсивности падающего излучения в широких пределах и почти не зависит от напряжения смещения.
В вентильном режиме фотодиоды, как и полупроводниковые фотоэлементы, применяют в качестве генератора фотоЭДС.
Основными параметрами фотодиодов являются:
1) порог чувствительности — величина минимального сигнала, который фиксируется фотодиодом, отнесенная к единице полосы рабочих частот, достигает 10—14 Вт/Гц;
2) уровень шумов — не выше 10—9 А;
3) область спектральной чувствительности находится в пределах 0,3— 15 мкм;
4) спектральная чувствительность, т. е. отношение фототока к потоку с известной длиной волны падающего монохроматического излучения, составляет 0,5—1 А/Вт;
5) инерционность — время установления фототока, порядка 10-7—10~8 с.
В лавинном фотодиоде, который представляет собой разновидность фотодиода с p-n-структурой, применяют лавинное умножение тока в р-n-переходе для увеличения чувствительности, базирующееся на ударной ионизации атомов в области перехода фотоэлектронами. При этом коэффициент лавинного умножения составляет 102—104. Существуют также фотодиоды с p-i-n-структурой; по сравнению с фотодиодами с p-n-структурой они имеют гораздо меньшую инерционность (до 10~10 с).
Фотодиоды находят применение в вычислительной технике, устройствах автоматики, лазерной технике, измерительной технике и т. п.