Tip ta'apparat tad-ditekter fotoelettrikustruttura
Fotoditekterhuwa apparat li jikkonverti sinjal ottiku f'sinjal elettriku, l-istruttura u l-varjetà tiegħu, jistgħu jinqasmu prinċipalment fil-kategoriji li ġejjin:
(1) Fotoditekter fotokonduttiv
Meta 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 jiċċaqalqu b'mod direzzjonali taħt l-azzjoni ta' kamp elettriku, u b'hekk jiġġeneraw kurrent. Taħt il-kundizzjoni tad-dawl, l-elettroni jiġu eċċitati u sseħħ tranżizzjoni. Fl-istess ħin, huma jiċċaqalqu 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. Id-ditekters fotokonduttivi ġeneralment 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)Fotoditekter tal-PN
Fotoditekter 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 jkunu fi stat separat. Il-livell ta' Fermi fis-semikonduttur tat-tip P huwa qrib it-tarf tal-medda ta' valenza, filwaqt li l-livell ta' Fermi fis-semikonduttur tat-tip N huwa qrib it-tarf tal-medda ta' konduzzjoni. Fl-istess ħin, il-livell ta' Fermi tal-materjal tat-tip N fit-tarf tal-medda ta' konduzzjoni jiġi kontinwament imċaqlaq 'l isfel sakemm il-livell ta' Fermi taż-żewġ materjali jkun fl-istess pożizzjoni. Il-bidla fil-pożizzjoni tal-medda ta' konduzzjoni u l-medda ta' valenza hija akkumpanjata wkoll mit-tgħawwiġ tal-medda. Il-junction PN hija f'ekwilibriju u għandha livell ta' Fermi uniformi. Mill-aspett tal-analiżi tat-trasportaturi tal-ċarġ, ħafna mit-trasportaturi tal-ċarġ fil-materjali tat-tip P huma toqob, filwaqt li ħafna mit-trasportaturi tal-ċarġ fil-materjali tat-tip N huma elettroni. Meta ż-żewġ materjali jkunu f'kuntatt, minħabba d-differenza fil-konċentrazzjoni tat-trasportaturi, l-elettroni fil-materjali tat-tip N se jinfirxu għat-tip P, filwaqt li l-elettroni fil-materjali tat-tip N se jinfirxu fid-direzzjoni opposta għat-toqob. Iż-żona mhux ikkumpensata li titħalla mid-diffużjoni tal-elettroni u t-toqob se tifforma kamp elettriku integrat, u l-kamp elettriku integrat se jkollu tendenza li jċaqlaq it-trasportatur, u d-direzzjoni tat-tkaxkir hija eżatt opposta għad-direzzjoni tad-diffużjoni, li jfisser li l-formazzjoni tal-kamp elettriku integrat tipprevjeni t-tixrid tat-trasportaturi, u jkun hemm kemm diffużjoni kif ukoll tkaxkir ġewwa l-junction PN sakemm iż-żewġ tipi ta' moviment ikunu bbilanċjati, sabiex il-fluss statiku tat-trasportatur ikun żero. Bilanċ dinamiku intern.
Meta l-junction PN tkun esposta għar-radjazzjoni tad-dawl, l-enerġija tal-foton tiġi trasferita lit-trasportatur, u jiġi ġġenerat it-trasportatur fotoġenerat, jiġifieri, il-par elettron-toqba fotoġenerat. Taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, l-elettron u t-toqba jiċċaqalqu lejn ir-reġjun N u r-reġjun P rispettivament, u d-drift direzzjonali tat-trasportatur fotoġenerat jiġġenera fotokurrent. Dan huwa l-prinċipju bażiku tad-ditekter tal-junction PN.
(3)Fotoditekter tal-PIN
Il-fotodijodu tal-pin huwa materjal tat-tip P u materjal tat-tip N bejn is-saff I, is-saff I tal-materjal ġeneralment huwa 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-pari elettron-toqba fotoġenerati fis-saff tat-tnaqqis, u t-trasportaturi ta' ċarġ imċaqalqa se jiffurmaw kurrent fiċ-ċirkwit estern. Ir-rwol li għandu s-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 elettron-toqba ġġenerati se jiġu separati malajr, għalhekk il-veloċità tar-rispons tal-fotoditekter tal-junction PIN ġeneralment hija aktar mgħaġġla minn dik tad-ditekter tal-junction PN. It-trasportaturi barra s-saff I jinġabru wkoll mis-saff tat-tnaqqis permezz ta' moviment ta' diffużjoni, u jiffurmaw kurrent ta' diffużjoni. Il-ħxuna tas-saff I ġeneralment hija rqiqa ħafna, u l-iskop tiegħu huwa li jtejjeb il-veloċità tar-rispons tad-ditekter.
(4)Fotoditekter tal-APDfotodijodu tal-valanga
Il-mekkaniżmu ta'fotodijodu tal-valangahuwa simili għal dak tal-ġunzjoni PN. Id-ditekter fotoelettriku APD juża ġunzjoni PN iddopjata ħafna, il-vultaġġ operattiv ibbażat fuq id-detezzjoni tal-APD huwa kbir, u meta jiżdied polarizzazzjoni inversa kbira, iseħħu jonizzazzjoni tal-ħabta u multiplikazzjoni tal-valanga ġewwa l-APD, u l-prestazzjoni tad-ditekter tiżdied bil-fotokurrent. Meta l-APD ikun fil-modalità ta' polarizzazzjoni inversa, il-kamp elettriku fis-saff tat-tnaqqis ikun qawwi ħafna, u t-trasportaturi fotoġenerati ġġenerati mid-dawl jiġu separati malajr u jiċċaqalqu malajr taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku. Hemm probabbiltà li l-elettroni jaħbtu mal-kannizzata matul dan il-proċess, u jikkawżaw li l-elettroni fil-kannizzata jiġu jonizzati. Dan il-proċess jiġi ripetut, u l-joni jonizzati fil-kannizzata jaħbtu wkoll mal-kannizzata, u jikkawżaw 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 ikollhom il-karatteristiċi ta' veloċità ta' rispons mgħaġġla, żieda kbira fil-valur tal-kurrent u sensittività għolja. Meta mqabbel mal-ġunzjoni PN u l-ġunzjoni PIN, l-APD għandu veloċità ta' rispons aktar mgħaġġla, li hija l-aktar veloċità ta' rispons mgħaġġla fost it-tubi fotosensittivi tal-kurrent.
(5) Fotoditekter tal-ġunzjoni Schottky
L-istruttura bażika tal-fotoditekter tal-junction Schottky hija dijodu Schottky, li l-karatteristiċi elettriċi tiegħu huma simili għal dawk tal-junction PN deskritta hawn fuq, u għandu konduttività unidirezzjonali b'konduzzjoni pożittiva u qtugħ invers. Meta metall b'funzjoni ta' xogħol għolja u semikonduttur b'funzjoni ta' xogħol baxxa jiffurmaw kuntatt, tiġi ffurmata barriera Schottky, u l-junction li tirriżulta hija junction Schottky. Il-mekkaniżmu ewlieni huwa kemmxejn simili għall-junction PN, billi nieħdu bħala eżempju s-semikondutturi tat-tip N, meta żewġ materjali jiffurmaw kuntatt, minħabba l-konċentrazzjonijiet differenti tal-elettroni taż-żewġ materjali, l-elettroni fis-semikonduttur jinfirxu lejn in-naħa tal-metall. L-elettroni mxerrda jakkumulaw kontinwament f'tarf wieħed tal-metall, u b'hekk jeqirdu n-newtralità elettrika oriġinali tal-metall, u jiffurmaw kamp elettriku integrat mis-semikonduttur għall-metall fuq il-wiċċ tal-kuntatt, u l-elettroni jiċċaqalqu taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku intern, u l-moviment ta' diffużjoni u drift tat-trasportatur jitwettaq simultanjament, wara perjodu ta' żmien biex jintlaħaq ekwilibriju dinamiku, u finalment jiffurmaw junction Schottky. Taħt kundizzjonijiet ta' dawl, ir-reġjun tal-barriera jassorbi d-dawl direttament u jiġġenera pari ta' elettroni-toqob, 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-fotoditekter ibbażat fuq il-junction Schottky għandu veloċità ta' rispons aktar mgħaġġla, u l-veloċità ta' rispons tista' saħansitra tilħaq il-livell ta' ns.
Ħin tal-posta: 13 ta' Awwissu 2024