Jenisalat photodetectorstruktur
Photodetektormangrupikeun alat anu ngarobih sinyal optik kana sinyal listrik, struktur sareng rupa-rupana, tiasa dibagi kana sababaraha kategori ieu:
(1) Photoconductive photodetector
Lamun alat photoconductive kakeunaan cahaya, pamawa photogenerated ngaronjatkeun konduktivitas maranéhanana sarta ngurangan lalawanan maranéhanana. Pamawa gumbira dina suhu kamar ngalih sacara arah dina kaayaan médan listrik, sahingga ngahasilkeun arus. Dina kaayaan cahaya, éléktron bungah jeung transisi lumangsung. Dina waktu nu sarua, maranéhna kumalayang dina aksi médan listrik pikeun ngabentuk photocurrent. Hasil pamawa fotogenerasi ningkatkeun konduktivitas alat sahingga ngirangan résistansi. Photodetectors photoconductive biasana nembongkeun gain tinggi na responsiveness hébat dina kinerja, tapi maranéhna teu bisa ngabales sinyal optik frékuénsi luhur, jadi laju respon slow, nu ngawatesan aplikasi alat photoconductive dina sababaraha aspék.
(2)PN potodetektor
PN photodetector dibentuk ku kontak antara bahan semikonduktor tipe-P jeung bahan semikonduktor tipe-N. Sateuacan kontak kabentuk, dua bahan dina kaayaan anu misah. Tingkat Fermi dina semikonduktor tipe-P deukeut ka ujung pita valénsi, sedengkeun tingkat Fermi dina semikonduktor tipe-N deukeut ka ujung pita konduksi. Dina waktos anu sami, tingkat Fermi tina bahan tipe-N di ujung pita konduksi terus-terusan digeser ka handap dugi ka tingkat Fermi tina dua bahan dina posisi anu sami. Parobahan posisi pita konduksi jeung pita valénsi ogé dibarengan ku bending pita. Simpang PN aya dina kasatimbangan sarta ngabogaan tingkat Fermi seragam. Tina aspék analisis pamawa muatan, lolobana pamawa muatan dina bahan tipe-P mangrupa liang, sedengkeun lolobana pamawa muatan dina bahan tipe-N nyaéta éléktron. Nalika dua bahan aya dina kontak, alatan bédana dina konsentrasi carrier, éléktron dina bahan N-tipe bakal diffuse ka P-tipe, sedengkeun éléktron dina bahan N-tipe bakal diffuse dina arah nu lalawanan ka liang. Wewengkon uncompensated ditinggalkeun ku difusi éléktron jeung liang bakal ngabentuk médan listrik diwangun-di, sarta médan listrik diwangun-di bakal trend carrier drift, sarta arah drift ngan sabalikna ti arah difusi, nu hartina formasi médan listrik diwangun-di nyegah difusi operator, sarta aya duanana difusi jeung drift jero simpang PN dugi dua rupa gerak anu saimbang, ku kituna aliran pamawa statik nol. Kasaimbangan dinamis internal.
Nalika simpang PN kakeunaan radiasi cahaya, énergi foton ditransferkeun ka pamawa, sareng pamawa fotogenerasi, nyaéta, pasangan éléktron-liang fotogenerasi, dihasilkeun. Dina aksi médan listrik, éléktron jeung liang drift masing-masing ka wewengkon N jeung wewengkon P, sarta drift arah pamawa photogenerated ngahasilkeun photocurrent. Ieu prinsip dasar PN simpang photodetector.
(3)PIN potodetektor
Pin photodiode mangrupakeun bahan P-tipe jeung N-tipe bahan antara lapisan I, lapisan I bahan umumna mangrupa bahan intrinsik atawa low-doping. Mékanisme kerjana sami sareng simpang PN, nalika simpang PIN kakeunaan radiasi cahaya, foton mindahkeun énérgi ka éléktron, ngahasilkeun pembawa muatan fotogenerasi, sareng médan listrik internal atanapi médan listrik éksternal bakal misahkeun liang éléktron fotogenerasi. pasang dina lapisan depletion, sarta operator muatan drifted bakal ngabentuk arus dina sirkuit éksternal. Peran dimaénkeun ku lapisan I nyaéta rék dilegakeun rubak lapisan depletion, sarta lapisan I sagemblengna bakal jadi lapisan depletion dina tegangan bias badag, sarta pasangan éléktron-liang dihasilkeun bakal gancang dipisahkeun, jadi laju respon tina. Photodetector simpang PIN umumna leuwih gancang batan detektor simpang PN. Pembawa di luar lapisan I ogé dikumpulkeun ku lapisan deplesi ngaliwatan gerak difusi, ngabentuk arus difusi. Ketebalan lapisan I umumna ipis pisan, sareng tujuanana pikeun ningkatkeun kagancangan réspon detektor.
(4)APD photodetectorphotodioda longsoran
Mékanisme tinaphotodioda longsoransarua jeung simpang PN. APD photodetector migunakeun beurat doped PN simpang, tegangan operasi dumasar kana deteksi APD badag, sarta lamun bias sabalikna badag ditambahkeun, ionisasi tabrakan jeung multiplication longsoran bakal lumangsung di jero APD, sarta kinerja detektor ngaronjat photocurrent. Nalika APD aya dina modeu bias sabalikna, médan listrik dina lapisan depletion bakal pohara kuat, sarta operator photogenerated dihasilkeun ku lampu bakal gancang dipisahkeun jeung gancang drift handapeun aksi médan listrik. Aya kamungkinan yén éléktron bakal nabrak kana kisi salila prosés ieu, ngabalukarkeun éléktron dina kisi kaionisasi. Prosés ieu diulang, sarta ion terionisasi dina kisi ogé tabrakan jeung kisi, ngabalukarkeun jumlah pamawa muatan dina APD ngaronjat, hasilna arus badag. Mékanisme fisik unik ieu di jero APD yén detéktor dumasar-APD umumna gaduh ciri-ciri kecepatan réspon gancang, gain nilai ayeuna ageung sareng sensitipitas anu luhur. Dibandingkeun sareng simpang PN sareng simpang PIN, APD ngagaduhan kagancangan réspon anu langkung gancang, nyaéta laju réspon anu paling gancang diantara tabung fotosensitif ayeuna.
(5) photodetector simpang Schottky
Struktur dasar photodetector simpang Schottky nyaéta dioda Schottky, anu ciri listrikna sarua jeung simpang PN ditétélakeun di luhur, sarta mibanda konduktivitas unidirectional jeung konduksi positif sarta sabalikna cut-off. Nalika logam kalawan fungsi gawé tinggi sarta semikonduktor kalayan fungsi gawé low kontak formulir, hiji panghalang Schottky kabentuk, sarta simpang hasilna mangrupakeun simpang Schottky. Mékanisme utama rada sarupa jeung simpang PN, nyokot N-tipe semikonduktor salaku conto, nalika dua bahan ngabentuk kontak, alatan konsentrasi éléktron béda ti dua bahan, éléktron dina semikonduktor bakal diffuse ka sisi logam. Éléktron anu kasebar ngumpulkeun terus-terusan dina hiji tungtung logam, ku kituna ngancurkeun nétralitas listrik asli logam, ngabentuk médan listrik anu diwangun ti semikonduktor ka logam dina permukaan kontak, sareng éléktron bakal kumalayang dina kaayaan aksi éléktron. médan listrik internal, sarta difusi carrier sarta gerak drift bakal dilumangsungkeun sakaligus, sanggeus hiji periode waktu pikeun ngahontal kasatimbangan dinamis, sarta tungtungna ngabentuk simpang Schottky. Dina kaayaan cahaya, wewengkon panghalang langsung nyerep cahaya jeung ngahasilkeun pasangan éléktron-liang, sedengkeun pamawa photogenerated di jero simpang PN kudu ngaliwatan wewengkon difusi pikeun ngahontal wewengkon simpang. Dibandingkeun jeung PN simpang, photodetector dumasar kana Schottky simpang boga speed respon gancang, sarta speed respon malah bisa ngahontal tingkat ns.
waktos pos: Aug-13-2024