Tip ta'apparat fotodetectorstruttura
Fotodetectorhuwa apparat li jikkonverti sinjal ottiku f'sinjal elettriku, l-istruttura u l-varjetà tiegħu, jistgħu jinqasmu prinċipalment fil-kategoriji li ġejjin:
(1) Fotodetettur fotokonduttiv
Meta l-apparati fotokonduttivi jkunu esposti għad-dawl, it-trasportatur fotoġenerat iżid il-konduttività tagħhom u jnaqqas ir-reżistenza tagħhom. It-trasportaturi eċċitati f'temperatura tal-kamra jimxu b'mod direzzjonali taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku, u b'hekk jiġġeneraw kurrent. Taħt il-kundizzjoni tad-dawl, l-elettroni huma eċċitati u sseħħ it-tranżizzjoni. Fl-istess ħin, jimxu taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku biex jiffurmaw fotokurrent. It-trasportaturi fotoġenerati li jirriżultaw iżidu l-konduttività tal-apparat u b'hekk inaqqsu r-reżistenza. Fotodetectors fotokonduttivi normalment juru qligħ għoli u rispons kbir fil-prestazzjoni, iżda ma jistgħux jirrispondu għal sinjali ottiċi ta 'frekwenza għolja, għalhekk il-veloċità tar-rispons hija bil-mod, li tillimita l-applikazzjoni ta' apparati fotokonduttivi f'xi aspetti.
(2)Photodetector tal-PN
Fotodetector PN huwa ffurmat mill-kuntatt bejn materjal semikonduttur tat-tip P u materjal semikonduttur tat-tip N. Qabel ma jiġi ffurmat il-kuntatt, iż-żewġ materjali huma fi stat separat. Il-livell Fermi fis-semikondutturi tat-tip P huwa qrib it-tarf tal-faxxa ta 'valenza, filwaqt li l-livell ta' Fermi f'semikondutturi tat-tip N huwa qrib it-tarf tal-faxxa tal-konduzzjoni. Fl-istess ħin, il-livell Fermi tal-materjal tat-tip N fit-tarf tal-faxxa tal-konduzzjoni huwa kontinwament imċaqlaq 'l isfel sakemm il-livell Fermi taż-żewġ materjali jkun fl-istess pożizzjoni. Il-bidla tal-pożizzjoni tal-faxxa tal-konduzzjoni u l-faxxa ta 'valenza hija akkumpanjata wkoll mill-liwi tal-medda. Il-junction PN tinsab f'ekwilibriju u għandha livell ta' Fermi uniformi. Mill-aspett tal-analiżi tal-ġarriera ta 'ċarġ, ħafna mit-trasportaturi ta' ċarġ f'materjali tat-tip P huma toqob, filwaqt li ħafna mit-trasportaturi ta 'ċarġ f'materjali tat-tip N huma elettroni. Meta ż-żewġ materjali jkunu f'kuntatt, minħabba d-differenza fil-konċentrazzjoni tat-trasportatur, l-elettroni f'materjali tat-tip N jinfirxu għat-tip P, filwaqt li l-elettroni f'materjali tat-tip N jinfirxu fid-direzzjoni opposta għat-toqob. Iż-żona mhux kumpensata li titħalla mid-diffużjoni ta 'elettroni u toqob se tifforma kamp elettriku inkorporat, u l-kamp elettriku inkorporat se xejra drift trasportatur, u d-direzzjoni tad-drift hija eżatt opposta għad-direzzjoni tad-diffużjoni, li jfisser li l- formazzjoni tal-kamp elettriku inkorporat jipprevjeni d-diffużjoni tat-trasportaturi, u hemm kemm diffużjoni kif ukoll drift ġewwa l-junction PN sakemm iż-żewġ tipi ta 'moviment ikunu bilanċjati, sabiex il-fluss statiku tal-ġarr ikun żero. Bilanċ dinamiku intern.
Meta l-junction PN tkun esposta għar-radjazzjoni tad-dawl, l-enerġija tal-foton tiġi trasferita lit-trasportatur, u t-trasportatur fotoġenerat, jiġifieri, il-par ta 'elettron-toqba fotoġenerat, jiġi ġġenerat. Taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, l-elettron u t-toqba drift lejn ir-reġjun N u r-reġjun P rispettivament, u d-drift direzzjonali tat-trasportatur fotoġenerat jiġġenera fotokurrent. Dan huwa l-prinċipju bażiku tal-fotodetector tal-junction PN.
(3)Photodetector PIN
Pin photodiode huwa materjal tat-tip P u materjal tat-tip N bejn is-saff I, is-saff I tal-materjal huwa ġeneralment materjal intrinsiku jew b'doping baxx. Il-mekkaniżmu tax-xogħol tiegħu huwa simili għall-junction PN, meta l-junction PIN tkun esposta għar-radjazzjoni tad-dawl, il-foton jittrasferixxi l-enerġija lill-elettron, u jiġġenera trasportaturi ta 'ċarġ fotoġenerati, u l-kamp elettriku intern jew il-kamp elettriku estern se jissepara l-elettron-toqba fotoġenerata. pari fis-saff tat-tnaqqis, u t-trasportaturi ta 'charge drifted se jiffurmaw kurrent fiċ-ċirkwit estern. Ir-rwol li għandu saff I huwa li jespandi l-wisa 'tas-saff tat-tnaqqis, u s-saff I se jsir kompletament is-saff tat-tnaqqis taħt vultaġġ ta' preġudizzju kbir, u l-pari ta 'elettron-toqba ġenerati se jiġu separati malajr, għalhekk il-veloċità tar-rispons tal- Il-fotodetector tal-junction PIN huwa ġeneralment aktar mgħaġġel minn dak tad-ditekter tal-junction PN. It-trasportaturi barra s-saff I jinġabru wkoll mis-saff tat-tnaqqis permezz ta 'moviment ta' diffużjoni, li jiffurmaw kurrent ta 'diffużjoni. Il-ħxuna tas-saff I hija ġeneralment irqaq ħafna, u l-iskop tagħha huwa li ttejjeb il-veloċità tar-rispons tad-ditekter.
(4)Photodetector APDphotodiode valanga
Il-mekkaniżmu taphotodiode valangahuwa simili għal dak tal-junction tal-PN. Photodetector APD juża junction PN drogat ħafna, il-vultaġġ operattiv ibbażat fuq skoperta APD huwa kbir, u meta jiżdied bias reverse kbir, jonizzazzjoni tal-ħabta u multiplikazzjoni tal-valanga se jseħħu ġewwa APD, u l-prestazzjoni tad-ditekter tiżdied fotokurrent. Meta l-APD ikun fil-modalità reverse bias, il-kamp elettriku fis-saff tat-tnaqqis se jkun qawwi ħafna, u t-trasportaturi fotoġenerati ġġenerati mid-dawl jiġu separati malajr u drift malajr taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku. Hemm probabbiltà li l-elettroni se jħabbtu mal-kannizzata matul dan il-proċess, u jikkawża li l-elettroni fil-kannizzata jiġu jonizzati. Dan il-proċess huwa ripetut, u l-joni jonizzati fil-kannizzata jaħbtu wkoll mal-kannizzata, u jikkawża li n-numru ta 'trasportaturi ta' ċarġ fl-APD jiżdied, li jirriżulta f'kurrent kbir. Huwa dan il-mekkaniżmu fiżiku uniku ġewwa l-APD li d-ditekters ibbażati fuq l-APD ġeneralment għandhom il-karatteristiċi ta 'veloċità ta' rispons mgħaġġel, qligħ kbir ta 'valur kurrenti u sensittività għolja. Meta mqabbel ma 'junction PN u PIN junction, APD għandu veloċità ta' rispons aktar mgħaġġla, li hija l-veloċità ta 'rispons l-aktar mgħaġġla fost it-tubi fotosensittivi attwali.
(5) Fotodetector Schottky junction
L-istruttura bażika tal-fotodetector tal-junction Schottky hija dajowd Schottky, li l-karatteristiċi elettriċi tiegħu huma simili għal dawk tal-junction PN deskritti hawn fuq, u għandu konduttività unidirezzjonali b'konduzzjoni pożittiva u qtugħ b'lura. Meta metall b'funzjoni għolja ta 'xogħol u semikonduttur b'funzjoni baxxa ta' xogħol jiffurmaw kuntatt, tiġi ffurmata barriera Schottky, u l-junction li tirriżulta hija junction Schottky. Il-mekkaniżmu ewlieni huwa kemmxejn simili għall-junction PN, billi tieħu semikondutturi tat-tip N bħala eżempju, meta żewġ materjali jiffurmaw kuntatt, minħabba l-konċentrazzjonijiet ta 'elettroni differenti taż-żewġ materjali, l-elettroni fis-semikondutturi jinfirxu man-naħa tal-metall. L-elettroni mxerrda jakkumulaw kontinwament f'tarf wieħed tal-metall, u b'hekk jeqirdu n-newtralità elettrika oriġinali tal-metall, li jiffurmaw kamp elettriku mibni mis-semikonduttur għall-metall fuq il-wiċċ tal-kuntatt, u l-elettroni se jersqu taħt l-azzjoni tal- kamp elettriku intern, u d-diffużjoni u l-moviment tad-drift tat-trasportatur se jitwettqu simultanjament, wara perjodu ta 'żmien biex jintlaħaq ekwilibriju dinamiku, u finalment jiffurmaw junction Schottky. Taħt kundizzjonijiet tad-dawl, ir-reġjun tal-barriera jassorbi direttament id-dawl u jiġġenera pari ta 'elettron-toqba, filwaqt li t-trasportaturi fotoġenerati ġewwa l-junction PN jeħtieġ li jgħaddu mir-reġjun tad-diffużjoni biex jilħqu r-reġjun tal-junction. Meta mqabbel mal-junction PN, il-fotodetector ibbażat fuq il-junction Schottky għandu veloċità ta 'rispons aktar mgħaġġla, u l-veloċità tar-rispons tista' saħansitra tilħaq livell ns.
Ħin tal-post: Awissu-13-2024