Tyyppinenfotodetektorilaiterakenne
Fotodetektorion laite, joka muuntaa optisen signaalin sähköiseksi signaaliksi, sen rakenteelle ja lajikkeeksi, voidaan jakaa pääasiassa seuraaviin luokkiin:
(1) valojohtava valodetektori
Kun valojohtavat laitteet altistetaan valolle, fotogeneroitu kantaja lisää niiden johtavuutta ja vähentää niiden vastustuskykyä. Huoneen lämpötilassa viritetyt operaattorit liikkuvat suuntaan suuntaan sähkökentän vaikutuksen alla, mikä tuottaa virran. Valon kunnossa elektronit ovat innostuneita ja siirtymä tapahtuu. Samanaikaisesti ne ajautuvat sähkökentän toiminnan alla valonvirran muodostamiseksi. Tuloksena olevat fotogeneroituneet kantajat lisäävät laitteen johtavuutta ja vähentävät siten vastustusta. Valojohtavat valodeektorit osoittavat yleensä suurta hyötyä ja suurta reagointia suorituskyvyssä, mutta ne eivät voi reagoida korkeataajuisiin optisiin signaaleihin, joten vasteasanopeus on hidas, mikä rajoittaa valopohjaisten laitteiden soveltamista tietyillä näkökohdilla.
(2)PN -valodetektori
PN-valodetektori muodostuu P-tyypin puolijohdemateriaalin ja N-tyyppisen puolijohdemateriaalin välisellä kosketuksella. Ennen kosketuksen muodostumista kaksi materiaalia ovat erillisessä tilassa. Fermi-taso P-tyypin puolijohteessa on lähellä valenssikaistan reunaa, kun taas N-tyypin puolijohteen Fermi-taso on lähellä johtamiskaistan reunaa. Samanaikaisesti N-tyyppisen materiaalin Fermi-tasoa johtamiskaistan reunalla siirretään jatkuvasti alaspäin, kunnes kahden materiaalin Fermi-taso on samassa paikassa. Johtamiskaistan ja valenssikaistan sijainnin vaihtamiseen liittyy myös bändin taivutus. PN -risteys on tasapainossa ja sillä on tasainen Fermi -taso. Varauskantoanalyysin näkökulmasta suurin osa P-tyypin materiaalien varauskuljettajista on reikiä, kun taas suurin osa N-tyyppisten materiaalien varauskuljettajista on elektroneja. Kun nämä kaksi materiaalia ovat kosketuksissa, johtuen kantoaaltopitoisuuden eroista, N-tyypin materiaalien elektronit diffundoivat P-tyyppiin, kun taas N-tyypin materiaalien elektronit diffundoivat reikien vastakkaiseen suuntaan. Elektronien ja reikien diffuusion ja reikien diffuusion jättämä korvaamaton alue muodostaa sisäänrakennetun sähkökentän, ja sisäänrakennettu sähkökenttä trendistä kantoaalto-ajautumista, ja ajautumissuunta on aivan vastapäätä diffuusiosuuntaa, mikä tarkoittaa, että sisäänrakennetun sähkökentän muodostuminen estää kantoaaltojen diffuusiota, ja PN-liitosten sisäpuolella on tasapainoinen, kunnes kahden lajin lainaus on keinoa. Sisäinen dynaaminen tasapaino.
Kun PN-risteys altistetaan kevyelle säteilylle, fotonin energia siirretään kantajalle ja fotogeneroitu kantaja, ts. Valogeenisoitu elektronireiän pari, syntyy. Sähkökentän vaikutuksella elektronit ja reiät ajautuvat vastaavasti N -alueelle ja P -alueelle, ja fotogeneroituneen kantoaalto tuottaa valovirran. Tämä on PN -risteyksen valodetektorin perusperiaate.
(3)Pistorasia
PIN-fotodiodi on P-tyyppinen materiaali ja N-tyyppinen materiaali I-kerroksen välillä, materiaalin I-kerros on yleensä luontainen tai matala-seosin. Sen työmekanismi on samanlainen kuin PN-risteys, kun PIN-risteys altistetaan valonsäteilylle, fotoni siirtää energiaa elektronille, tuottaen fotogeneroituja varauskuljettajia ja sisäinen sähkökenttä tai ulkoinen sähkökenttä erottavat fotogeneroituneet elektronireiän parit ehtymiskerroksessa, ja ajautuneet varausliittimet muodostavat virran ulkoiseen piiriin. Kerroksen I rooli on laajentaa ehtymiskerroksen leveyttä, ja kerroksesta minusta tulee kokonaan ehtymiskerros suuren esijännitteen alla, ja generoitujen elektronireiän parit erotetaan nopeasti, joten PIN-liitosvalotektorin vasteen nopeus on yleensä nopeampi kuin PN-liitosten ilmaisimen. I -kerroksen ulkopuolella olevat kantajat kerätään myös ehtymiskerroksen avulla diffuusioliikkeen kautta muodostaen diffuusiovirran. I -kerroksen paksuus on yleensä erittäin ohut, ja sen tarkoituksena on parantaa ilmaisimen vasteenopeutta.
(4)APD -valodetektorilumivyöryn fotodiodi
Mekanismilumivyöryn fotodiodion samanlainen kuin PN -risteyksessä. APD Photodetector käyttää voimakkaasti seostettua PN -liitosta, APD -havaitsemiseen perustuva käyttöjännite on suuri ja kun lisätään suuri käänteinen esijännitys, törmäys ionisaatio ja lumivyöry kertoo APD: n sisällä ja ilmaisimen suorituskyky on lisääntynyt valovirta. Kun APD on käänteisessä esijännitystilassa, ehtymiskerroksen sähkökenttä on erittäin vahva, ja valon tuottamat valonkerrokset erotetaan nopeasti ja ajautuvat nopeasti sähkökentän vaikutukseen. On todennäköistä, että elektronit törmäävät hilaan tämän prosessin aikana, aiheuttaen hilan elektronit ionisoitumaan. Tämä prosessi toistetaan, ja hilan ionisoidut ionit törmäävät myös hilan kanssa, aiheuttaen APD: n varauskuljettajien määrän lisääntymiseen, mikä johtaa suureen virtaan. APD-pohjaisilla ilmaisimilla on yleensä tämän ainutlaatuisen fyysisen mekanismin ominaisuudet nopean vasteen nopeuden, suuren virran arvon vahvistuksen ja korkean herkkyyden ominaisuudet. Verrattuna PN -risteykseen ja PIN -risteykseen, APD: llä on nopeampi vasteenopeus, mikä on nopein vasteen nopeus nykyisten valoherkkien putkien keskuudessa.
(5) Schottky -risteysvalotektori
Schottky-risteysvalodetektorin perusrakenne on Schottky-diodi, jonka sähköiset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin yllä kuvatun PN-liitos, ja sillä on yksisuuntainen johtavuus positiivisella johtavuudella ja käänteisen raja-alueella. Kun metalli, jolla on korkea työtoiminto ja puolijohde, jolla on matala työtoiminto -muodossa, muodostuu Schottky -este ja tuloksena oleva risteys on Schottky -risteys. Päämekanismi on jonkin verran samanlainen kuin PN-risteys, ottaen esimerkiksi N-tyyppisiä puolijohteita, kun kaksi materiaalia muodostavat kosketuksen kahden materiaalin eri elektronipitoisuuksista johtuen puolijohteen elektronit diffundoituvat metallipuolelle. Hajautetut elektronit kerääntyvät jatkuvasti metallin toiseen päähän, mikä tuhoaa metallin alkuperäisen sähköisen neutraalisuuden muodostaen sisäänrakennetun sähkökentän puolijohdosta kosketuspinnan metalliin, ja elektronit ajautuvat sisäisen sähkökentän toiminnan alla, ja kantokannan leviämis- ja ajautumisliike suoritetaan samanaikaisesti, kun ajanjakson ajanjakson ajanjakson ajanjakson ajanjakson ajan on aikavälillä ja lopussa. Valoolosuhteissa estealue absorboi suoraan valoa ja tuottaa elektronireiän paria, kun taas PN-risteyksen sisällä olevien fotogeneroitujen kantajien on kuljettava diffuusioalueen läpi päästöalueen saavuttamiseksi. Verrattuna Schottky -risteykseen perustuvaan PN -liitoskohtaan, joka perustuu Schottky -risteykseen, on nopeampi vasteenopeus, ja vasteen nopeus voi jopa saavuttaa NS -tason.
Viestin aika: elokuu 13-2024