PIN-valodetektorin rakenne

RakennePIN-valoilmaisin

Valoilmaisin, laite, joka muuntaa valosignaaleja sähköisiksi signaaleiksi valosähköisen ilmiön avulla, on kuin ihmissilmä ja voi tallentaa sekä näkyviä että näkymättömiä heikkoja signaaleja. Valon säteilytyksen aiheuttamien muutosten aineen fysikaalisissa ominaisuuksissa vuoksi valoilmaisimilla on laaja valikoima materiaalivaihtoehtoja ja monenlaisia ​​tyyppejä, joista jokaisella on omat ainutlaatuiset sovellusskenaariot.
Valoilmaisimien tyypit luokitellaan niiden rakenteellisten ominaisuuksien perusteella, mukaan lukien tyhjiöoptoelektroniset laitteet, valojohtavat ilmaisimet,PIN-fotodiodit, fototransistorit ja lumivyörydiodi-ilmaisimet (APD-valoilmaisin). Erityisen huomionarvoista on PIN-fotodetektori, joka suurentaa tyhjennysalueen leveyttä lisäämällä PN-liitokseen matalan pitoisuuden omaavan tyypin I puolijohdekerroksen, mikä vähentää diffuusioliikkeen vaikutusta ja parantaa vasteaikaa.
PIN-fotodiodeja on käytetty laajalti useilla aloilla, kuten optisessa tiedonsiirrossa, optisissa mittauksissa, lääketieteellisessä kuvantamisessa ja laseretäisyysmittauksissa niiden korkean kvanttitehokkuuden, alhaisen kohinan, laajan spektraalisen vasteen ja nopean vasteen ansiosta. Esimerkiksi LBTEKin piipohjaiset vahvistusilmaisimet ja tasapainotetut fotoilmaisimet kuuluvat tähän kategoriaan. On kuitenkin syytä huomata, että PIN-fotoilmaisimien kyky havaita heikkoja valosignaaleja on rajallinen lisävahvistuksen puutteen vuoksi. Lumivyöryfotodiodi (APD-fotoilmaisin) vahvistaa valovirtaa lisäämällä virranvahvistusalueen PIN-fotodiodin sisään ja hyödyntämällä sen sisäistä lumivyörykertoisvaikutusta. Tämä antaa APD-fotoilmaisimille etulyöntiaseman PIN-fotoilmaisimiin verrattuna heikkojen signaalien havaitsemisessa, sillä sisäinen vahvistus on jopa 10–100-kertainen. Fotoilmaisimen toimintaperiaate vaihtelee sen tyypin mukaan, mutta sen perusvalosähköisen vaikutuksen periaate soveltuu erityyppisiin fotoilmaisimiin.
Nykyaikaisten optoelektronisten järjestelmien ydinosana valoilmaisimien suorituskyky määrää suoraan koko järjestelmän tarkkuuden, luotettavuuden ja vakauden. Niitä käytetään laajalti esimerkiksi valokuituviestinnässä, ympäristön seurannassa, lääketieteellisessä kuvantamisessa, sotilastiedustelussa, teollisuusautomaatiossa ja tieteellisessä tutkimuksessa, ja ne vastaavat optisten signaalien muuntamisesta mitattaviksi sähköisiksi signaaleiksi. Siksi valoilmaisimien kattava ja tarkka havaitseminen on ratkaisevan tärkeää.