Mikä on PIN-valodetektori

Mikä onPIN-valoilmaisin

Valoilmaisin on tarkalleen ottaen erittäin herkkäpuolijohdefotoninen laitejoka muuntaa valon sähköksi hyödyntämällä valosähköistä ilmiötä. Sen pääkomponentti on fotodiodi (PD-fotodetektori). Yleisin tyyppi koostuu PN-liitoksesta, vastaavista elektrodijohtimista ja putkikuoresta. Sillä on yksisuuntainen johtavuus. Kun siihen syötetään eteenpäin suuntautuva jännite, diodi johtaa; kun siihen syötetään vastajännite, diodi katkaisee virran. PD-fotodetektori on samanlainen kuin tavallinen puolijohdediodi, paitsi ettäPD-fotodetektoritoimii vastajännitteellä ja se voidaan valottaa. Se on pakattu ikkunan tai optisen kuituyhteyden kautta, jolloin valo pääsee laitteen valoherkkään osaan.

Samaan aikaan PD-fotodetektorin yleisimmin käytetty komponentti ei ole PN-liitos, vaan PIN-liitos. PN-liitokseen verrattuna PIN-liitoksessa on keskellä ylimääräinen I-kerros. I-kerros on N-tyypin puolijohdekerros, jonka seostuspitoisuus on hyvin alhainen. Koska se on lähes luonnostaan ​​ominainen puolijohde, jonka pitoisuus on alhainen, sitä kutsutaan I-kerrokseksi. I-kerros on suhteellisen paksu ja täyttää lähes koko ehtymisalueen. Suurin osa tulevista fotoneista absorboituu I-kerrokseen ja tuottaa elektroni-aukko-pareja (fotogeneroituja varauksenkuljettajia). I-kerroksen molemmin puolin on P- ja N-tyypin puolijohteita, joilla on erittäin korkeat seostuspitoisuudet. P- ja N-kerrokset ovat hyvin ohuita, absorboivat hyvin pienen osan tulevista fotoneista ja tuottavat pienen määrän fotogeneroituja varauksenkuljettajia. Tämä rakenne voi merkittävästi kiihdyttää valosähköisen ilmiön vastenopeutta. Liian leveä ehtymisalue kuitenkin pidentää valogeneroitujen varauksenkuljettajien ajautumisaikaa ehtymisalueella, mikä johtaa hitaampaan vasteeseen. Siksi ehtymisalueen leveys tulisi valita kohtuullisesti. PIN-liitosdiodin vastenopeutta voidaan muuttaa säätämällä tyhjennysalueen leveyttä.

PIN-fotodetektori on erittäin tarkka säteilyilmaisin, jolla on erinomainen energiaresoluutio ja havaitsemistehokkuus. Se pystyy mittaamaan tarkasti erityyppisiä säteilyenergioita ja saavuttamaan nopean vasteen ja korkean vakauden. Sen toimintavaloilmaisinon muuntaa kaksi valoaaltosignaalia iskutaallon jälkeen sähköisiksi signaaleiksi, poistaa paikallisoskillaattorin valon aiheuttaman ylimääräisen intensiteettikohinan, parantaa välitaajuussignaalia ja parantaa signaali-kohinasuhdetta. PIN-fotodetektoreille on ominaista yksinkertainen rakenne, helppokäyttöisyys, korkea herkkyys, suuri vahvistus, suuri kaistanleveys, alhainen kohina ja vahva häiriönsietokyky. Ne voivat toimia vakaasti erilaisissa ankarissa ympäristöissä ja niitä käytetään pääasiassa tuulimittauksessa lidar-signaalin havaitsemisessa.