Technische Optik in der Praxis

194 7 Optoelektronik-Komponenten
Ein sehr guter Fotoleiter aus z. B. Kadmiumsulfid (CdS) weist eine maximale
Detektivität von ca. 10 11 cm · Hz 1/2 · W −1 auf.
Für die Anwendung von Fotoleitern sprechen der einfache Aufbau, Stromrichtungsunabhängigkeit
und die hohe Empfindlichkeit. Bedeutung haben
sehr einfache Detektoren im Bereich der Elektronik (z. B. in Dimmerschaltungen
und Belichtungsmessern). Die Daten des Fotoleiters NSL19-M51 (CdS)
seien beispielhaft genannt: maximale Empfindlichkeit bei 550 nm, 20 MΩ
Dunkelwiderstand, 20 bis 100 kΩ bei 10 lx, 5 kΩ bei 100 lx, Zeitkonstanten
um 50 ms bei 100 lx und eine maximale Spitzenspannung von 100 V. Die
Beleuchtungsstärke an einem Büroarbeitsplatz beträgt vergleichsweise einige
100 lx.
Der Detektion von IR-Strahlung bis 3,5 bzw. 5 µm dienen z. B. Fotoleiter
aus Bleisulfid (PbS) bzw. Bleiselenid (PbSe), die bei Raumtemperatur
und gekühlt bis 77 K betrieben werden. Typische Detektivitäten von
PbS-Fotoleitern betragen 10 11 cm · Hz 1/2 · W −1 und von PbSe-Fotoleitern
10 10 cm · Hz 1/2 · W −1 .Umdem1/f-Rauschen der Fotoleiter zu entgehen,
sollte die Strahlung moduliert werden. Die großen Zeitkonstanten begrenzen
die mögliche Modulationsfrequenz auf einige hundert Hertz. Diese Detektoren
finden in der Gasmeßtechnik, IR-Spektroskopie, Branderkennung und in
Wärmebildsystemen Anwendung.
Die Schaltungstechnik baut meist auf dem Prinzip des Spannungsteilers
(s. Abb. 7.14) mit optimalem Meßwiderstand (Anpassung bei kleinen Signalen
und Leitwertänderungen) auf. Die Leitwertänderung kann als Spannungsänderung
über einen Impedanzwandler oder kapazitiv ausgekoppelt werden.
7.3.2 Fotodiode
Fotodioden werden von allen Fotodetektoren am häufigsten angewandt. Hohe
Detektivität, gute Empfindlichkeit und ausgezeichnetes dynamisches Verhalten
zeichnen diese optischen Wandlerbauelemente aus.
Das Prinzip der Fotodiode soll anhand des Schemas von Abb. 7.16 erläutert
werden. Im Gegensatz zur LED wird der pn-Übergang der Foto-
Abb. 7.16. Prinzip der Fotodiode