Típusúfotodetektor eszközszerkezet
Fotodetektoregy olyan eszköz, amely az optikai jelet elektromos jelzé alakítja, szerkezete és változatosságát elsősorban a következő kategóriákba lehet osztani:
(1) fotokondtív fotodetektor
Amikor a fotokondtív eszközök fénynek vannak kitéve, a fotogenerált hordozó növeli vezetőképességüket és csökkenti az ellenállásukat. A szobahőmérsékleten izgatott fuvarozók irányított módon mozognak egy elektromos mező hatására, ezáltal áramot generálva. A fény állapotában az elektronok izgatottak és az átmenet megtörténik. Ugyanakkor egy elektromos mező hatása alatt sodródnak, hogy fényáramot képezzenek. A kapott fotogenerált hordozók növelik az eszköz vezetőképességét, és ezáltal csökkentik az ellenállást. A fotokondtív fotodetektorok általában nagy nyereséget és nagy reagálást mutatnak a teljesítményben, ám ezek nem tudnak reagálni a magas frekvenciájú optikai jelekre, tehát a válaszsebesség lassú, ami bizonyos szempontból korlátozza a fotokondtív eszközök alkalmazását.
(2)PN fotodetektor
A PN fotodetektort a P-típusú félvezető anyag és az N-típusú félvezető anyag közötti kapcsolat képezi. Mielőtt az érintkezés kialakulna, a két anyag külön állapotban van. A P-típusú félvezető fermi szintje közel van a valencia sáv széléhez, míg az N-típusú félvezető fermi szintje közel van a vezetési sáv széléhez. Ugyanakkor az N-típusú anyag Fermi szintje a vezetőképes sáv szélén folyamatosan lefelé tolódik el, amíg a két anyag Fermi szintje ugyanabban a helyzetben van. A vezetőképesség és a valencia sáv helyzetének megváltoztatását a zenekar hajlítása is kíséri. A PN csomópont egyensúlyban van, és egységes Fermi -szinttel rendelkezik. A töltéshordozó-elemzés szempontjából a P-típusú anyagok töltőhordozóinak többsége lyukak, míg az N-típusú anyagok töltőhordozóinak többsége elektronok. Amikor a két anyag érintkezésben van, a hordozókoncentráció különbsége miatt az N-típusú anyagok elektronjai p-típusúvá válnak, míg az N-típusú anyagok elektronjai a lyukak ellenkező irányában diffundálnak. Az elektronok és lyukak diffúziója által hagyott kompenzált terület beépített elektromos mezőt képez, és a beépített elektromos mező trendje a hordozó sodródásának, és a sodródás iránya éppen ellentétes a diffúzió irányával, ami azt jelenti, hogy a beépített elektromos mező kialakulása megakadályozza a hordozók diffúzióját, és mind a diffúzió, mind a sodródás a PN-junction belsejében van. Belső dinamikus egyenleg.
Amikor a PN csomópont fénysugárzásnak van kitéve, a foton energiáját a hordozóra továbbítják, és a fotogenerált hordozó, azaz a fotogenerált elektron-lyuk párot generálják. Az elektromos mező hatása alatt az elektron és a lyuk az N régióba és a P régióba sodródik, és a fotogenerált hordozó irányított sodródása fényáramot generál. Ez a PN Junction Photodetector alapelve.
(3)Pin fotodetektor
A PIN Photodiode egy p-típusú anyag és N-típusú anyag az I réteg között, az anyag I rétege általában belső vagy alacsony doppingos anyag. Munka mechanizmusa hasonló a PN csomóponthoz, amikor a csapcsatlakozást fénysugárzásnak teszik ki, a foton energiát továbbít az elektronba, fotogenerált töltőhordozókat generál, és a belső elektromos mező vagy a külső elektromos mező elválasztja a fotogenerált elektron-lyuk párokat a kimerülési rétegben, és a sodródó töltéshordozók a külső áramkörben egy áramot képeznek. Az I. réteg által lejátszott szerepe az, hogy kibővítse a kimerülési réteg szélességét, és az i réteg teljesen kimerülési réteggé válik egy nagy torzítás feszültség alatt, és a generált elektron-lyuk párok gyorsan elválasztanak, tehát a PIN-kódoló fotodetektor válaszsebessége általában gyorsabb, mint a PN dunction detektornál. Az I rétegen kívüli hordozókat a kimerülési réteg diffúziós mozgással is összegyűjti, diffúziós áramot képezve. Az I réteg vastagsága általában nagyon vékony, és célja az érzékelő válaszsebességének javítása.
(4)APD fotodetektorlavina fotodiode
A mechanizmusalavina fotodiodeHasonló a PN csomóponthoz. Az APD Photodetector erősen adalékolt PN -csomópontot használ, az APD -detektáláson alapuló működési feszültség nagy, és ha nagy fordított torzulást adunk hozzá, az ütközés ionizációja és a lavina szorzása az APD -n belül történik, és a detektor teljesítménye megnöveli a fotoáramot. Ha az APD fordított torzítás módban van, akkor a kimerülési réteg elektromos mezője nagyon erős lesz, és a fény által generált fotogenerált hordozók gyorsan elválasztanak és gyorsan eltolódnak az elektromos mező hatása alatt. Valószínű, hogy az elektronok behatolnak a rácsba ebben a folyamatban, ami a rácsban lévő elektronok ionizálását okozhatja. Ezt a folyamatot megismételjük, és a rácsban lévő ionizált ionok is ütköznek a rácskal, ami az APD -ben lévő töltőhordozók számát növeli, ami nagy áramot eredményez. Az APD-n belüli egyedülálló fizikai mechanizmus az, hogy az APD-alapú detektorok általában a gyors válasz sebességének, a nagy jelenlegi értéknövekedésnek és a nagy érzékenységnek a jellemzői vannak. A PN Junction -hoz és a PIN -kódoláshoz képest az APD gyorsabb válaszsebességgel rendelkezik, ami a leggyorsabb válaszsebesség a jelenlegi fényérzékeny csövek között.
(5) Schottky Junction Photodetector
A Schottky Junction fotodetektor alapszerkezete egy Schottky dióda, amelynek elektromos tulajdonságai hasonlóak a fent leírt PN-csomóponthoz, és egyirányú vezetőképességgel rendelkezik, pozitív vezetőképességgel és fordított küszöbével. Ha egy magas munkával rendelkező fém és egy alacsony munkafunkciós kontaktusú félvezető, Schottky gát képződik, és a kapott csomópont Schottky csomópont. A fő mechanizmus kissé hasonló a PN csomóponthoz, példa az N-típusú félvezetőkkel, amikor két anyag érintkezik, a két anyag különböző elektronkoncentrációi miatt, a félvezető elektronjai a fém oldalán diffundálnak. A diffúz elektronok folyamatosan halmozódnak fel a fém egyik végén, ezáltal megsemmisítve a fém eredeti elektromos semlegességét, és beépített elektromos mezőt képeznek a félvezetőtől az érintkezési felületen lévő fémig, és az elektronok a belső elektromos mező hatása alatt sodródnak, és a hordozó diffúziós és sodródásmozgása egyidejűleg a dinamikus, és a Schottky deszkás időpontja után történik. Világos körülmények között a gátrégió közvetlenül felszívja a fényt és elektron-lyuk párokat generál, míg a PN-csomóponton belüli fotogenerált hordozóknak át kell menniük a diffúziós régión, hogy elérjék a csomópont régióját. A PN csomóponthoz képest a Schottky Junction -en alapuló fotodetektor gyorsabb válaszsebességgel rendelkezik, és a válaszsebesség akár az NS szintet is elérheti.
A postai idő: augusztus-13-2024