Vrstafotodetektorski uređajstruktura
Fotodetektorje uređaj koji pretvara optički signal u električni signal, njegova struktura i raznolikost, može se uglavnom podijeliti u sljedeće kategorije:
(1) fotoproduktivni fotodetektor
Kada su fotokondukcijski uređaji izloženi svjetlu, fotogeneracijski nosač povećava njihovu provodljivost i smanjuje njihov otpor. Nosači su uzbuđeni na sobnoj temperaturi potez na usmjereni način pod djelovanjem električnog polja, čime se stvara tako strujom. Pod uslovom svjetla, elektroni su uzbuđeni i dolazi do tranzicije. Istovremeno, oni se odvijaju pod djelovanjem električnog polja kako bi se formirali fotostop. Rezultirajući fotogenerirani nosači povećavaju provodljivost uređaja i na taj način smanjiti otpor. Fotokondektivni fotodetetori obično pokazuju visoku dobitku i veliku reakciju u performansama, ali ne mogu odgovoriti na visokofrekventne optičke signale, tako da je brzina odgovora spora, što ograničava primjenu fotoproizvodnih uređaja u neke aspekte.
(2)PN fotodeter
PTODetector PN formiran je kontaktom između P-tipa poluvodičkog materijala i N-tipa poluvodičkog materijala. Prije formiranja kontakta, dva materijala su u zasebnom stanju. Fermi nivo u P-tipu poluvodiča je u blizini ruba valence benda, dok je Fermi nivo u N-tipa poluvodiča u blizini ruba kondukcijskog benda. Istovremeno, Fermi nivo N-tipa materijala na rubu kondukcijskog opsega kontinuirano se pomaknula dolje dok se Fermi nivo dva materijala ne nalazi u istom položaju. Promjena položaja kondukcijskog opsega i valentne opseg prati se i savijanjem benda. PN Junction je u ravnoteži i ima jednoliku fermi nivo. Sa aspekta analize prevoznika naboja, većina nosača naboja u materijalima tipa P-tipa su rupe, dok su većina nosača naboja u n-tipa elektroni elektroni. Kada su dva materijala u kontaktu, zbog razlike u koncentraciji nosača, elektroni u N-tipu materijala difunlirat će P-tipu, dok će elektroni u n-tipom materijala difuzne u suprotnom smjeru u suprotnom smjeru. Nekompenzirani prostor koji je ostavljen na difuzijom elektrona i rupa formirat će se električno polje, a ugrađeni električni polje, a smjer izgrađenog električnog polja, a nasuprot difuziji, a na difuziji su i odvajanje unutar PN Junction-a dok se dvije vrste kretanja ne uravnotežuju, tako da je statički protok nosača nula. Interna dinamička ravnoteža.
Kada je PN Junction izložen svjetlošću zračenja, energija fotona prenosi se na nosač, a generira se fotogeneracijski nosač, odnosno fotogeneracijski par za električni otvor. Pod djelovanjem električnog polja, elektron i rupa se odvija u N regiju n regija i P regije, a usmjereni drift fotogeneraciranog nosača generira fotostop. Ovo je osnovni princip fotodektora PN Junction-a.
(3)Pin fotodeter
PIN Photodiode je materijal P-tipa i N-tipa između I sloja, I sloj materijala općenito je intrinzičan ili nisko doping materijal. Njegov radni mehanizam je sličan PN Junction-u, kada je PIN Junction izložen svjetlojskom zračenju, generirajući fotogenerirane prijevoznike za naplatu, a unutarnje električno polje odvojit će fotogenerirane parove elektrona u sloju za iscrpljivanje, a prevoznici za punjenje će formirati struju u vanjskom krugu. Uloga koju igraju sloj i proširim širinu sloja iscrpljenosti, a sloj koji ću u potpunosti postati sloj iscrpljenosti pod velikim pristranim parovima, a brzina odziva na brzo se razdvajaju, tako da je brzina odziva na PIN-u fotodektor općenito brži od onog otkrivanja spojnog detektora. Nosači izvan I sloja također se sakupljaju slojem iscrpljenosti kroz difuzijsko kretanje, formirajući difuziju struju. Debljina I sloja općenito je vrlo tanka, a njegova svrha je poboljšati brzinu odgovora detektora.
(4)APD fotodeterAvalanche Photodiode
Mehanizam odAvalanche Photodiodesličan je onoj PN Junction-a. APD fotodetektor koristi jako dopirani PN čvor, radni napon zasnovan na otkrivanju APD-a je velik, a kada se dodatno obrnuto pristranost dodaje, pomnožavanje sudara i umunjenost od lavine, a performanse detektora je povećan fotostop. Kada je APD u režimu obrnutog pristranosti, električno polje u sloju iscrpljenosti bit će vrlo jak, a fotogeneracijski nosači koji proizlaze na svjetlu brzo će se razdvojiti i brzo odvojiti pod djelovanjem električnog polja. Postoji verovatnoća da će se elektroni naletjeti u rešetku tokom ovog procesa, uzrokujući da se elektroni u reševima iioniziraju. Ovaj se proces ponavlja, a jonizirani joni u rešetki također se sudaraju sa rešetkom, uzrokujući da se broj prijevoznika naboja u APD povećaju, što rezultira velikom strujom. To je ovaj jedinstveni fizički mehanizam unutar APD-a da se APD-ovi detektori uglavnom imaju karakteristike brzine brzog reagiranja, velike strujne vrijednosti i velike osjetljivosti. U usporedbi s PN Junction i Pin Junction, APD ima bržu brzinu odziva, što je najbrže brzina reakcije među trenutnim fotoosjetljivim cijevima.
(5) Schottky Junction fotodeter
Osnovna struktura Schottky Junction fotodektora je Schottky Dioda, čije su električne karakteristike slične onima gore opisane PN Junction-a, a ima jednosmjerna provodljivost s pozitivnim izrezom i obrnutom prekidom. Kada se metal sa visokom radnom funkcijom i poluvodičem sa niskim radnom funkcijom oblika kontakt, formira se i rezultirajuća barijera, a rezultirajuća spojnica je Schottky Crance. Glavni mehanizam je pomalo sličan PN Junction-u, uzimajući n-tip poluvodiče kao primjer, kada se dva materijala obrazac kontakt, zbog različitih koncentracija elektrona dva materijala, elektroni u poluvodiču difundirat će se na metalnu stranu. Diflizirani elektroni neprekidno se nakupljaju na jednom kraju metala, čime se uništavaju izvorna električna neutralnost metala, a elektroni će se izvijati u okviru prevozničke površine, a prijevoznik i prebacivanje drifta koji će se dostići dinamičku ravnotežu i konačno formirati Schottky Junction. Pod svjetlosnim uvjetima, regija barijera izravno apsorbuje i generira parove s elektronskim rupama, dok fotogeneracijski nosači unutar PN Junction-a trebaju proći kroz difuzijsku regiju za postizanje raskrsnice. U usporedbi s PN Junction-om, fotodetektor na bazi Schottky Junction-a ima bržu brzinu odziva, a brzina odziva može čak doći čak i do nivoa NS-a.
Pošta: Aug-13-2024