ТипPhotoDetector устройствоструктура
Фототекторе устройство, което преобразува оптичния сигнал в електрически сигнал, неговата структура и разнообразие, може да бъде разделено главно на следните категории:
(1) Фотопроводим фотодетектор
Когато фотопроводимите устройства са изложени на светлина, фотогенерираният носител увеличава тяхната проводимост и намалява тяхната устойчивост. Носителите се вълнуват от стайна температура, се движат по насочен начин под действието на електрическо поле, като по този начин генерират ток. При състоянието на светлината електроните се възбуждат и се извършва преход. В същото време те се носят под действието на електрическо поле, за да образуват фотострумент. Получените фотогенерирани носители увеличават проводимостта на устройството и по този начин намаляват съпротивлението. Фотопроводимите фотодетектори обикновено показват висока печалба и голяма отзивчивост в производителността, но те не могат да реагират на оптични сигнали с висока честота, така че скоростта на реакция е бавна, което ограничава прилагането на фотопроводими устройства в някои аспекти.
(2)PN PhotoDetector
PN PhotoDetector се образува от контакта между P-тип полупроводников материал и полупроводников материал от N-тип. Преди да се формира контактът, двата материала са в отделно състояние. Нивото на Ферми в P-тип полупроводник е близо до ръба на валентната лента, докато нивото на Ферми в N-тип полупроводник е близо до ръба на проводимата лента. В същото време нивото на Ферми на материала от тип N в края на проводимата лента непрекъснато се измества надолу, докато нивото на Ферми на двата материала е в едно и също положение. Промяната на позицията на проводимата лента и валентната лента също е придружена от огъването на групата. PN възелът е в равновесие и има равномерно ниво на Ферми. От аспекта на анализа на носителя на заряда, повечето от носителите на заряд в P-тип материали са дупки, докато повечето от носителите на заряд в N-тип материали са електрони. Когато двата материала са в контакт, поради разликата в концентрацията на носител, електроните в N-тип материали ще се дифундират до P-тип, докато електроните в N-тип материали ще се разпространяват в обратна посока на дупките. Некомпенсираната зона, оставена от дифузията на електрони и дупки, ще образува вградено електрическо поле, а вграденото електрическо поле ще тенденции на носене, а посоката на дрейф е точно противоположна на посоката на дифузия, което означава, че образуването на вграденото електрическо поле не предотвратява дифузията на носителя и има дифузия, така и да се разминат вътре в Pn Junction, докато има нула. Вътрешен динамичен баланс.
Когато PN кръстовището е изложено на светлинна радиация, енергията на фотона се прехвърля в носителя и се генерира фотогенерирания носител, тоест фотогенерираната двойка електронни дупки. Под действието на електрическото поле електронът и дупката се насочват съответно към N региона и P областта, а насоченият дрейф на фотогенерирания носител генерира фотострума. Това е основният принцип на PN Junction PhotoDetector.
(3)ПИН ФОТОДЕКТОР
PIN PhotoDiode е P-тип материал и N-тип материал между I слоя, I слоят на материала обикновено е вътрешен или нисък допиращ материал. Работният му механизъм е подобен на PN кръстовището, когато кръстовището на щифта е изложен на светлинна радиация, фотонът прехвърля енергията на електрона, генерирайки фотогенерирани носители на заряд, а вътрешното електрическо поле или външното електрическо поле ще разделят фотогенерираните двойки електрон в слоя за изчерпване, а носещите заряд ще образуват вкусяване във външната верига. Ролята, която се играе от слой I, е да разшири ширината на изчерпващия слой, а слоят, който напълно ще се превърна в слой за изчерпване при голямо напрежение на отклонение, а генерираните двойки на електронни дупки ще бъдат бързо разделени, така че скоростта на реакция на PIN съединителния фотодерктор обикновено е по-бърза от тази на PN детиктора. Носителите извън слоя I също се събират от изчерпващия слой чрез дифузионно движение, образувайки дифузионен ток. Дебелината на I слоя обикновено е много тънка и целта му е да подобри скоростта на реакция на детектора.
(4)APD фототекторЛавински фотодиод
Механизмът наЛавински фотодиоде подобен на този на PN Junction. APD PhotoDetector използва силно легиран PN възел, работното напрежение въз основа на откриването на APD е голямо и когато се добави голямо обратното отклонение, йонизацията на сблъсък и умножението на лавината ще се появят вътре в APD, а работата на детектора се увеличава фотокура. Когато APD е в режим на обратното отклонение, електрическото поле в слоя за изчерпване ще бъде много силно, а фотогенерираните носители, генерирани от светлина, ще бъдат бързо разделени и бързо се движат под действието на електрическото поле. Има вероятност електроните да се натъкнат на решетката по време на този процес, което води до йонизирани електрони в решетката. Този процес се повтаря и йонизираните йони в решетката също се сблъскват с решетката, което води до увеличаване на броя на носителите на заряд в APD, което води до голям ток. Именно този уникален физически механизъм вътре в APD детекторите, базирани на APD, обикновено имат характеристиките на скоростта на бърза реакция, голямото усилване на тока и високата чувствителност. В сравнение с PN Junction и Pin Junction, APD има по -бърза скорост на реакция, която е най -бързата скорост на реакция сред текущите фоточувствителни тръби.
(5) Фотоенектор на Schottky Junction
Основната структура на фотодетектора на Schottky Junction е диод на Schottky, чиито електрически характеристики са подобни на тези на описания по-горе кръстовище на PN, и той има еднопосочна проводимост с положителна проводимост и обратното прекъсване. Когато метал с висока работна функция и полупроводник с ниска работна функция във формата на контакт, се образува бариера на Шотки и полученият кръстовище е кръстовище на Шотки. Основният механизъм е донякъде подобен на PN кръстовището, като се приема N-тип полупроводници като пример, когато два материала образуват контакт, поради различните концентрации на електрон на двата материала, електроните в полупроводника ще се дифундират към металната страна. Разпръснатите електрони се натрупват непрекъснато в единия край на метала, като по този начин унищожават оригиналния електрически неутралитет на метала, образувайки вградено електрическо поле от полупроводника към метала върху контактната повърхност, а електроните ще се движат под действието на вътрешното електрическо поле, а дифузионното и движението на носа ще се извърши едновременно. При леки условия, бариерната област директно абсорбира светлината и генерира двойки електрон-дупки, докато фотогенерираните носители вътре в PN кръстовището трябва да преминат през дифузионната област, за да достигнат до съединителната област. В сравнение с PN Junction, фототекторът на базата на Schottky Junction има по -бърза скорост на реакция и скоростта на реакция може дори да достигне нивото на NS.
Време за публикуване: 13-2024 август