浜松ホトニクス株式会社
株式会社京都セミコンダクター
株式会社ユニテク
株式会社オプトランス
松定プレシジョン株式会社
新日本無線株式会社
新光電子株式会社
コーデンシ株式会社
オン・セミコンダクター
エイブリック株式会社
Wavespectrum Laser.Inc.
OSI Laser Diode, Inc.

【2021年版】フォトダイオード5選 / メーカー30社一覧

フォトダイオードのメーカー30社・142製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


フォトダイオードとは

フォトダイオード

フォトダイオードは光を照射すると微小な電流が一定方向に流れる電子部品です。

半導体に光を照射すると内部光電効果が起こり、電子が励起されて電流が流れる性質を利用して光を検出しています。

精度が高いので特に光通信装置には必要な部品です。

フォトダイオードは他にガス濃度測定など医療用の装置にも組み込まれています。

主にPN接合型とPIN接合型、アバランシェ型があり、それぞれ受光感度や応答速度に違いがあり使い分けられています。

フォトダイオードの使用用途

フォトダイオードと同様の性質を持つ部品にはフォトレジスタやCCDなどがあります。

PN接合型のフォトダイオードでは、CDプレーヤーやテレビのリモコン、ビデオテープレコーダー等に利用されています。

また、PN接合型フォトダイオードの数を多くまとめて並べて使用すると太陽電池になります。

一方PIN接合型はPN接合型よりも高感度なので、より正確な検出が必要な光通信システム等に利用されています。

医療用器具の断層X線写真機等にも使われます。

フォトダイオードの原理

フォトダイオードに光が照射されると半導体の接合部分の電子が励起され、電流を測定することにより光を検出できます。

ダイオードの材質に応じて検出できる光の波長が異なるので用途に応じて選択します。

主な素材にはシリコン、ゲルマニウム、硫化鉛等があります。

  • PN接合型

P型半導体とN型半導体の境界にあたる空乏層に光を照射すると、N型半導体の方に電子が流れていきP型半導体では電子が移動したことによって、ホールができていきます。

光が照射されている間は電子の流れが生じるので、電子の流れを検出することにより、ダイオードとして作動しています。

やや応答速度は遅いです。

  • PIN接合型

ノイズが小さいのでフォトダイオードとして最も利用されている種類です。

P型半導体、I型半導体、N型半導体の並びで接合されています。

I型半導体部分に逆バイアスの電圧をかけることで、励起された電子がスムーズにN型半導体へと流れることができ、応答速度が速くなっています。

フォトダイオードの回路

フォトダイオードの両電極を開放状態で光を照射すると、光の強さに応じた開放電圧Vo(アノード側が+)が発生します。
このVoは光の強さの変化に対して対数圧縮された特性を示しますが、温度依存性が大きくその補償手段を講じないと光量測定などには利用できません。
一方、両電極間をショートすると、光の強さに比例した短絡電流Isがアノードからカソードへ向けて流れます。そこで両電極間に負荷抵抗Rlを接続すると、短絡電流が流れてRl両端に電圧が現れますが、その電圧が光の強さを示すことになります。
但し、Rlによる電圧降下分がフォトダイオード両端に加わるので、光の強さと電流の大きさの比例関係が崩れ(直線性が悪い状態)、照度計など光量を測定する場合には適しません。

そこで照度計や露出計など明るさを計測する用途には、フォトダイオードのカソードをオペアンプの反転入力端子に、アノードを非反転端子に接続し、オペアンプの出力端子と反転入力端子間に帰還抵抗Rfを挿入する回路構成が用いられます。
この回路では、光の強さに応じた短絡電流Is×帰還抵抗Rfがオペアンプの出力電圧(反転入力端子を基準電圧)となり、フォトダイオードの両端(アノード-カソード間)電圧は0V、即ち両端をショートしている状態と等価(イマジナリー・ショート)になります。
従って、短絡電流Isは光の強さに比例するので、オペアンプの出力電圧は光の強さを表すことになります。実際の回路では、フォトダイオードの容量による応答遅れを保証するコンデンサCfを接続して、応答速度を速めます。

更に、帰還抵抗Rfの代わりに積分コンデンサCiを反転入力端子と出力端子間に接続すると、短絡電流IsがCfに蓄積される積分回路となるので、微弱な電流を一定時間積分して測定する事が可能になります。これは微弱な光を測定する場合に大変有効な回路です。

フォトダイオードの分光感度特性

シリコン・フォト・ダイオードは、320nmから1100nmの波長の光に対して電流を出力しますが、特に800nmから1000nm の近赤外線領域で高い感度を示します。
人間の可視領域は380nm~720nmの範囲であり、550nm付近に感度のピークがありますので、シリコン・フォト・ダイオードの分光感度特性とは異なります。従って、シリコン・フォト・ダイオードの出力をそのまま明るさとして扱うことはできません。例えば、近赤外線が多い環境でシリコン・フォト・ダイオードの出力が大きくなりますが、人間の目には見えない領域ですので明るく感じません。
このような理由から、照度計などのセンサーとして使う場合は、人間の目の感度特性にシリコン・フォト・ダイオードの分光感度特性を合わせることが必要です。その為にシリコン・フォト・ダイオードの表面に視感度補正フィルターを設置したものが用いられます。

参考文献
https://www.fiberlabs.co.jp/tech-explan/about-pd/
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%88%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89
http://02_handbook.pdf (hamamatsu.com)

フォトダイオードの性能比較

各種フォトダイオードの値をグラフにプロットし、表にしました。ベータ版機能のため一部製品のみの表示となっております。

フォトダイオードの性能比較表

横にスクロールすると表の全体をご覧頂けます。

製品名 紫外線センサ UV-A ~ UV-BセンシングSiフォトダイオード S-5420 NJL6193R-3 薄型COBPフォトダイオード NJL6195R フォトダイオード 光検出器-PINフォトダイオードBPV10 光検出器-PINフォトダイオードBPV10NF ラジアルサイドルッカー、SFH 205 F ラジアルサイドルッカー、SFH 205 FA PD130M PD150N 汎用 ODD-900-002
受光感度[A/W] 365 940 850 950 870 950 870 900 900 940
波長[nm] 0.17 0.48 0.55 0.55 0.55 0.7 0.65 0.58 0.55 0.44
会社名 エイブリック株式会社 新日本無線株式会社 新日本無線株式会社 Vishay Intertechnology, Inc. Vishay Intertechnology, Inc. オスラムオプトセミコンダクターズジャパン株式会社 オスラムオプトセミコンダクターズジャパン株式会社 株式会社オプトランス 株式会社オプトランス Opto Diode Corporation

フォトダイオードのメーカー情報

フォトダイオードのメーカー30社一覧


フォトダイオードのメーカーランキング

社員数の規模

  1. 1 オン・セミコンダクター
  2. 2 華星光通社會
  3. 3 浜松ホトニクス株式会社

設立年の新しい会社

  1. 1 エイブリック株式会社
  2. 2 LED Microsensor NT LLC
  3. 3 華星光通社會

歴史のある会社

  1. 1 浜松ホトニクス株式会社
  2. 2 新日本無線株式会社
  3. 3 OSI Laser Diode, Inc.

フォトダイオード5選

MPPC S14420-1550MG

浜松ホトニクス株式会社 MPPC S14420-1550MG 画像出典: 浜松ホトニクス株式会社公式サイト

特徴

S14420シリーズは、ガイガーモードAPD(アバランシェフォトダイオード)です。

APDをガイガーモードで使用することで、増幅率10^5~10^6という非常に高い増幅率を誇り、シングルフォトンを計測することが可能です。

シリコンを材質として使用し、検出範囲は350~1000nmの可視光~赤外光です。

超微弱光の検出装置に活用できます。

素子をマルチピクセル化したMPPC(マルチピクセルフォトンカウンター)もオプションで購入でき、様々な用途で利用できます。

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APFシリーズ APD光検出モジュール

松定プレシジョン株式会社 APFシリーズ APD光検出モジュール 画像出典: 松定プレシジョン株式会社公式サイト

特徴

APFシリーズは、APD(アバランシェフォトダイオード)のセンサを用いた光検出モジュールです。

小型の金属ケース内にAPD、高圧電源、ローノイズアンプが封入されており、かつAPDセンサ部分が長さ300mmのケーブル先端に取り付けられているので、非常に簡単に自由度の高い測定ができます。

また温度補償回路を内蔵しているので、冷却装置が無くても温度安定性に優れるのが特長です。

簡易的にAPDを利用した測定を行いたい場合に重宝するシリーズです。

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紫外線センサ UV-A ~ UV-BセンシングSiフォトダイオード S-5420

エイブリック株式会社 紫外線センサ UV-A ~ UV-BセンシングSiフォトダイオード S-5420 画像出典: エイブリック株式会社公式サイト

特徴

S-5420は、検出波長250nm~1000nmの、紫外線領域を検出できる表面実装型Siフォトダイオードです。

サイズが2.55×1.56×0.65mmと非常に小さいため、高密度実装にも対応しています。

二種類のフォトダイオードを組み合わせた構造で、出力の差分を取ることで可視光領域の出力をカットし、紫外光領域のみを検出することができます。

UVインデックスセンサーを始めとした、紫外光の小型検出器などに活用できます。

エイブリック株式会社の会社概要

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アンチモン化インジウム検出器

Teledyne Judson Technologies アンチモン化インジウム検出器 画像出典: Teledyne Judson Technologies公式サイト

特徴

J10Dシリーズは、InSbフォトダイオードを使用した、1.0~5.5μmと広範囲に赤外光領域の測定ができる光検出器です。

フォトダイオードは金属製のデュワーに取り付けられていて、液体窒素を封入して冷却することにより高感度な測定ができ、測定感度の直線性にも優れています。

デュワーは視野角60度の開口部がついており、必要に応じてオプションで変更できます。

FTIRや分光光度計など、遠赤外領域で高感度な測定を行いたい場合に活用できます。

Teledyne Judson Technologiesの会社概要

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裏面照射型フォトダイオードアレイ

Detection Technology Plc.

特徴

本製品は、CTの検出器向けに特化したマルチアレーフォトダイオード。マルチスライスCTにも対応しています。

裏面照射型フォトダイオードを使用し、高感度なセンサーを実現しています。

またモジュールをタイルのように敷くことで、非常に大きなサイズの検出器を作成可能。さらにフォトダイオードの形状変更にも対応しているので、ニーズに合わせたサイズの検出器が実現できます。

ハイエンドなマルチスライス及びボリュームCTスキャナーに活用できます。

Detection Technology Plc.の会社概要

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フォトダイオードの142製品一覧

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