Offotodetektori seadestruktuur
Fotodetektoron seade, mis teisendab optilise signaali elektrisignaaliks, selle struktuur ja mitmekesisus, saab peamiselt jagada järgmistesse kategooriateks:
(1) Fotokonduktiivne fotodetektor
Kui fotoonduktiivsed seadmed puutuvad kokku valgusega, suurendab fotogenereeritud kandja nende juhtivust ja vähendab nende vastupidavust. Toatemperatuuril erutavad vedajad liiguvad elektrivälja toimimisel suunas, tekitades sellega voolu. Valguse tingimustes on elektronid ergastatud ja üleminek toimub. Samal ajal triivivad nad elektrivälja toimingu all fotovoolu moodustamiseks. Saadud fotogenereeritud kandjad suurendavad seadme juhtivust ja vähendavad seega takistust. Fotomaatilised fotodetektorid näitavad tavaliselt kõrget ja suurt reageerimisvõimet jõudluses, kuid need ei saa reageerida kõrgsageduslikele optilistele signaalidele, seega on reageerimiskiirus aeglane, mis piirab mõnes aspektis fotokonduktiivsete seadmete rakendamist.
(2)PN -fotodetektor
PN-fotodetektor moodustatakse kontaktiga p-tüüpi pooljuhtmaterjali ja N-tüüpi pooljuhtmaterjali vahel. Enne kontakti moodustamist on kaks materjali eraldi olekus. Fermi tase p-tüüpi pooljuhis on valentsriba serva lähedal, samas kui N-tüüpi pooljuhis Fermi tase asub juhtivuse riba serva lähedal. Samal ajal nihutatakse N-tüüpi materjali Fermi tase juhtivuse riba servas pidevalt allapoole, kuni kahe materjali Fermi tase on samas asendis. Juhtlusriba ja valentsusriba positsiooni muutumisega kaasneb ka riba painutamine. PN -ristmik on tasakaalus ja sellel on ühtlane Fermi tase. Laengukandurite analüüsi aspektist on suurem osa p-tüüpi materjalides olevatest laengukandjatest augud, samas kui enamik N-tüüpi materjalides olevatest laadimiskandjatest on elektronid. Kui need kaks materjali on kontaktis, hajuvad N-tüüpi materjalides sisalduvad elektronid kanduri kontsentratsiooni erinevuste tõttu, samas kui N-tüüpi materjalides olevad elektronid hajuvad aukude vastupidises suunas. Elektronide ja aukude difusioonist jäänud kompenseerimata ala moodustab sisseehitatud elektrivälja ning sisseehitatud elektriväli trendikandja triivib ning triivi suund on täpselt vastupidine difusiooni suunale, mis tähendab, et sisseehitatud elektrivälja moodustumine takistab kandurite difusiooni ja triivid on nii, et PN-i voog on z. Sisemine dünaamiline tasakaal.
Kui PN-ristmikku puutub kokku valguskiirgusega, kantakse footoni energia kandurisse ja genereeritakse fotogenereeritud kandur, see tähendab fotogenereeritud elektron-augu paar. Elektrivälja toimel triivib elektron ja auk vastavalt N piirkonda ja P piirkonda ning fotogenereeritud kandja suund triiv tekitab fotovoolu. See on PN -ristmike fotodetektori aluspõhimõte.
(3)PIN -i fotodetektor
Pin-fotodiood on p-tüüpi materjal ja N-tüüpi materjal I kihi vahel, materjali I kiht on üldiselt sisemine või madala dopinguga materjal. Selle töömehhanism sarnaneb PN-ristmikuga, kui PIN-i ristmikul on valguskiirgus, edastab footon energiat elektronile, genereerides fotogenereeritud laengukandjaid ja sisemine elektrivälja või väline elektriväli eraldab fotogenereeritud elektron-augupaarid kahanemiskihis ja triivitud laadijad moodustavad praeguse vooluringi voolu. I kihi roll on laiendada kahanemiskihi laiust ja kiht I saab täielikult kahanemiskihi suure kallutatuse pinge all ja genereeritud elektron-augupaarid eraldatakse kiiresti, seega on PIN-i ristmiku fotodetektori reageerimiskiirus kiirem kui PN-i ristmike detektoril. I -kihti väljaspool asuvaid kandjaid kogutakse ka kahanemiskihi abil difusiooniliikumise kaudu, moodustades difusioonivoolu. I kihi paksus on üldiselt väga õhuke ja selle eesmärk on parandada detektori reageerimiskiirust.
(4)APD fotodetektorAvalanche Photodiode
MehhanismAvalanche Photodiodesarnaneb PN -ristmiku omaga. APD PhotoDetector kasutab tugevalt legeeritud PN -ristmikku, APD tuvastamisel põhinev tööpinge on suur ja kui lisatakse suurt vastupidist kallutatust, toimuvad kokkupõrke ionisatsioon ja laviini korrutamine APD -s ning detektori jõudlus suureneb fotovooru. Kui APD on vastupidises eelarvamuste režiimis, on kahanemiskihis olev elektriväli väga tugev ja valguse tekitatud fotogenereeritud kandjad eraldatakse kiiresti ja triivib kiiresti elektrivälja toimingu all. On tõenäoline, et selle protsessi ajal põrkuvad elektronid võre sisse, põhjustades võre elektronid ioniseerimise. Seda protsessi korratakse ja võres olevad ioniseeritud ioonid põrkuvad ka võrega, põhjustades APD -s olevate laengukandjate arvu suurenemist, mille tulemuseks on suur vool. APD-põhistel detektoritel on see ainulaadne füüsiline mehhanism üldiselt kiire reageerimise kiiruse, suure väärtuse suurenemise ja kõrge tundlikkuse omadused. Võrreldes PN -ristmiku ja PIN -i ristmikuga on APD -l kiirem reageerimiskiirus, mis on praeguste valgustundlike torude kiireim reageerimiskiirus.
(5) Schottky ristmiku fotodetektor
Schottky ristmiku fotodetektori põhistruktuur on Schottky diood, mille elektrilised omadused on sarnased ülalkirjeldatud PN-ristmiku omadega ja sellel on ühesuunaline juhtivus positiivse juhtivuse ja tagurpidi. Kui kõrge tööfunktsiooniga metall ja madala tööfunktsiooniga pooljuhtidega pooljuht moodustub kontaktiga, moodustub Schottky tõke ja sellest tulenev ristmik on Schottky ristmik. Peamine mehhanism on mõnevõrra sarnane PN-ristmikuga, võttes näiteks N-tüüpi pooljuhtide näitena, kui kahe materjali erinevate elektronide kontsentratsiooni tõttu moodustavad kaks materjali, mis on tingitud kahe materjali erinevatest elektronide kontsentratsioonist, pooljuhi elektronid hajuvad metalli poole. Hajutatud elektronid kogunevad metalli ühes otsas pidevalt, hävitades sellega metalli algse elektrilise neutraalsuse, moodustades sisseehitatud elektrivälja pooljuhtidest metalli ja kontaktipinnani ning elektronid triivivad sisemise elektrivälja toimimise all ning kandur ja drifti liikumine teostatakse samaaegselt, mis jõuaks ajalehele ja mis on ajaline. Ajavahemikuni. Ajavahemikuks. Ajavahemikuks on Duany. Ajavahemikuks. Valgustingimustes neelab tõkkepiirkond otse valgust ja genereerib elektron-augupaare, samas kui PN-ristmiku sees olevad fotogenereeritud kandjad peavad ristmike piirkonda jõudmiseks läbima difusioonipiirkonna. Võrreldes PN -ristmikuga on Schottky ristmikul põhineval fotodetektoril kiirem reageerimiskiirus ja reageerimiskiirus võib jõuda isegi NS -i tasemeni.
Postiaeg: 3. august 20124