フォトダイオードの電流

質問

フォトダイオードの回路を検索すると、電源のない回路があります。

GND -- フォトダイオードK フォトダイオードA -- 抵抗 -- GND

この場合は、フォトダイオードに光が当たることによって電流が流れ、抵抗によって電圧が励起される、と考えて宜しいのでしょうか？
外部から電源を与えられたいないため、本当にこれで働くのか？と考えてしまいます。

どうぞよろしくお願いします。

回答No.1

inara1 · ベストアンサー

電源を使わないフォトダイオード回路はあります。
ここ（http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/tech/si_pd_technical_information.pdf）の3ページの図2-4の(a)の回路がそれです。電源を使うのは、5ページの図3-1のように、フォトダイオードに逆バイアスをかけて使う場合です。

電源を使わないフォトダイオード回路では、3ページの図2-5にあるグラフの、原点から見て右下の領域でフォトダイオードを動作させます。そのグラフの曲線はフォトダイオードの電圧と電流の関係で、光が強いほど下側の曲線になります（図示されていませんが、光がないときは原点を通る曲線になります）。原点を通る直線は、3ページの図2-4の(a)の回路でで負荷抵抗の負荷線です。フォトダイオードに照射される光が強くなるほど、抵抗に流れる電流（光電流）が大きくなるので、負荷抵抗の両端の電圧が大きくなります。このとき、フォトダイオードは順バイアスされた状態なので、負荷抵抗の両端の電圧の上限はフォトダイオードの順方向電圧にになります。電源を使わないフォトダイオード回路は、太陽電池に負荷をつないだ状態と同じで、発生できる最大電圧はダイオードの順方向電圧になります。負荷抵抗が小さいほど、測定できる光強度の上限は大きくなりますが微弱な光は測定しにくくなります。微弱な光の測定では負荷抵抗を大きくしますが、そうすると強い光の測定ができなくなります。

フォトダイオードに逆バイアスをかけて使う場合は、3ページの図2-5にあるグラフの、原点から見て左下の領域でフォトダイオードを動作させます。負荷線の意味は上と同じです。フォトダイオードに逆バイアスをかけて使う場合は、負荷抵抗の両端の電圧の上限はありませんが、光がない場合でも、飽和電流（リーク電流）がわずかに流れるので、微弱な測定には不向きです。電源を使わないフォトダイオード回路では、光がない場合にはリークに当たるものがないので、非常に弱い光を測定するのに向いています。フォトダイオードに逆バイアスをかけて使う場合は、逆バイアスをかけることによって、内部の静電容量を小さくできるので、高速で変化する光強度の測定に向いていますが、電源を使わないフォトダイオード回路では静電容量が大きいので、高速測定には不向きになります。

このように、使用目的に応じて、電源を使わない回路と逆バイアスをかける回路を使い分けます。

お礼

回答ありがとうございます。

詳細にご説明いただき、ありがとうございます。
大変参考になりました。