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Messung von Licht und Strahlung

Photodiode und Phototransistor

Eine Photodiode ist eine Halbleiterdiode. Trifft sichtbares Licht (möglich sind auch UV-, IR- oder Röntgenstrahlen) auf die Diode, so wird dieses durch den inneren Photoeffekt (p-n- oder pin-Übergang) in einen elektrischen Strom umgewandelt. Die Spannungsänderung, ist proportional zur Bestrahlungsstärke. Durch eine Beschaltung der Diode in Durchlassrichtung kann man somit einen Stromfluss erzeugen, der zur Lichtintensitätsmessung genutzt werden kann. Andererseits kann die Photodiode auch für einfallendes Sonnenlicht optimiert werden, man erhält dann einen weitgehend kontinuierlichen Stromfluss. Dieser Prozess bildet die Grundlage für die Herstellung von Solarzellen.

Viele Photodioden auf einem Chip zusammengefasst ergeben ein Photodioden-Array. Diese Arrays sind die Vorläufer der CCD (Charge-Coupled Device)-Chips, die in digitalen Kameras benutzt werden. Neben der Anwendung in Solarzellen und CCD-Chips werden Photodioden u.a. als Sensoren in Digitalkameras, als Belichtungsmesser für verschiedene Einsatzgebiete und Detektoren für UV-, IR- und Röntgenstrahlen verwendet.

Phototransitoren sind eine Funktionserweiterung der Photodiode, da sie meist zum direkten Schalten kleiner Verbraucher benutzt werden können. Durch einfallendes Licht werden in einer Photodiode Ladungsträger erzeugt und unmittelbar im Transistor verstärkt. Phototransistoren besitzen deshalb meist nur einen Kollektor- und Emitter-Anschluss.

Abb.1
Wirkungsweise eines Phototransistors

Beim Phototransistor ist der Basis-Kollektor-Übergang in Sperrrichtung gepolt, so werden die durch die Lichteinstrahlung erzeugten Elektronen-Loch-Paare getrennt. Die Löcher (positive Ladungen) fließen durch die Basis zum Emitter, die Elektronen fließen zum Kollektor.

Phototransistoren haben ein weites Anwendungsfeld. Typische Anwendungsbeispiele sind Dämmerungsschalter und Lichtschranken.

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