Tipu didispusitivu di fotodetettorestruttura
Fotodetettorehè un dispositivu chì converte u signalu otticu in signale elettricu, a so struttura è a varietà, pò esse principarmenti divisu in e seguenti categurie:
(1) Fotodetettore fotoconduttivu
Quandu i dispositi fotoconduttivi sò esposti à a luce, u trasportatore fotogeneratu aumenta a so conduttività è diminuisce a so resistenza. I trasportatori eccitati à a temperatura di l'ambienti si movenu in una manera direzzione sottu à l'azzione di un campu elettricu, generendu cusì un currente. Sottu a cundizione di a luce, l'elettroni sò eccitati è a transizione si faci. À u listessu tempu, si sdrughjenu sottu à l'azzione di un campu elettricu per furmà una fotocorrente. I trasportatori fotogenerati risultanti aumentanu a conduttività di u dispusitivu è cusì riduce a resistenza. I fotodetettori fotoconduttivi di solitu mostranu un altu guadagnu è una grande rispunsibilità in u rendiment, ma ùn ponu micca risponde à i signali ottichi d'alta frequenza, cusì a velocità di risposta hè lenta, chì limita l'applicazione di i dispositi fotoconduttivi in certi aspetti.
(2)Fotodetettore PN
U fotodetettore PN hè furmatu da u cuntattu trà u materiale semiconductor di tipu P è u materiale semiconductor di tipu N. Prima chì u cuntattu hè furmatu, i dui materiali sò in un statu separatu. U nivellu di Fermi in semiconductor P-tipu hè vicinu à a riva di a banda di valenza, mentri u nivellu di Fermi in semiconductor N-tipu hè vicinu à u bordu di a banda di cunduzzione. À u listessu tempu, u nivellu Fermi di u materiale N-tipu à a riva di a banda di cunduzzione hè cuntinuu shifted downward finu à u livellu Fermi di i dui materiali hè in a stessa pusizioni. U cambiamentu di a pusizione di a banda di cunduzzione è a banda di valenza hè ancu accumpagnata da a curvatura di a banda. A junction PN hè in equilibriu è hà un livellu Fermi uniforme. Da l'aspettu di l'analisi di i trasportatori di carica, a maiò parte di i trasportatori di carica in materiali di tipu P sò buchi, mentre chì a maiò parte di i trasportatori di carica in materiali di tipu N sò elettroni. Quandu i dui materiali sò in cuntattu, per via di a diffarenza in a cuncentrazione di u trasportatore, l'elettroni in i materiali N-tipu sparghjeranu à u P-tipu, mentri l'elettroni in i materiali N-tipu sparghjeranu in a direzzione opposta à i buchi. L'area uncompensated lasciata da a diffusione di l'elettroni è i buchi formanu un campu elettricu integratu, è u campu elettricu integratu hà da tendenza a deriva di u trasportatore, è a direzzione di a deriva hè ghjustu opposta à a direzzione di diffusione, chì significa chì u furmazioni di u campu elettricu custruitu-in impedisce a diffusione di traspurtadore, è ci sò tramindui diffusion è drift dintra lu junction PN finu à i dui tipi di muvimentu sò equilibrati, cusì chì u flussu traspurtadore static hè zero. Bilanciu dinamicu internu.
Quandu a junction PN hè esposta à a radiazione luminosa, l'energia di u fotonu hè trasferitu à u traspurtadore, è u trasportatore fotogeneratu, vale à dì, u paru elettrone-buco fotogeneratu, hè generatu. Sottu à l'azzione di u campu elettricu, l'elettroni è u pirtusu si stende à a regione N è a regione P rispettivamente, è a deriva direzionale di u trasportatore fotogeneratu genera fotocorrente. Questu hè u principiu di basa di u fotodetettore di junction PN.
(3)Fotodetettore PIN
Pin photodiode hè un materiale P-tipu è materiale N-tipu trà u I layer, u I layer di u materiale hè generalmente un materiale intrinsicu o bassu-doping. U so mecanismu di travagliu hè simile à a junction PN, quandu a junction PIN hè esposta à a radiazione luminosa, u fotone trasferisce l'energia à l'elettrone, generendu carriere di carica fotogenerati, è u campu elettricu internu o u campu elettricu esternu separà l'elettrone fotogeneratu. coppie in a strata di depletion, è i trasportatori di carica drifted formanu un currente in u circuitu esternu. U rolu ghjucatu da a strata I hè di espansione a larghezza di a strata di depletion, è a strata I diventerà cumplettamente a strata di depletion sottu una grande tensione di bias, è i coppie elettroni-buchi generati saranu rapidamente separati, cusì a velocità di risposta di u U fotodetettore di junction PIN hè generalmente più veloce di quellu di u detector junction PN. Carriers fora di l 'I layer sò dinù culligatu da a strata depletion à traversu u muvimentu diffusion, furmendu un currenti diffusion. U gruixu di a capa I hè generalmente assai magre, è u so scopu hè di migliurà a velocità di risposta di u detector.
(4)Fotodetettore APDphotodiode avalanche
U mecanismu diphotodiode avalanchehè simile à quellu di a junction PN. U fotodetettore APD usa una giunzione PN assai dopata, a tensione operativa basata nantu à a rilevazione APD hè grande, è quandu un grande preghjudiziu inversu hè aghjuntu, l'ionizazione di collisione è a multiplicazione di avalanche si verificanu in l'APD, è a prestazione di u detector hè aumentata di fotocorrente. Quandu l'APD hè in u modu di preghjudiziu inversu, u campu elettricu in a strata di depletion serà assai forte, è i trasportatori fotogenerati generati da a luce saranu rapidamente separati è rapidamente derivanu sottu l'azzione di u campu elettricu. Ci hè una probabilità chì l'elettroni sbatteranu in u lattice durante stu prucessu, facendu chì l'elettroni in u lattice sò ionizzati. Stu prucessu hè ripetutu, è i ioni ionizzati in u lattice ancu scontranu cù u lattice, facendu chì u nùmeru di trasportatori di carica in l'APD aumentà, risultatu in un grande currente. Hè stu mecanismu fisicu unicu in l'APD chì i rilevatori basati in APD anu generalmente e caratteristiche di una veloce di risposta veloce, un grande guadagnu di valore attuale è una alta sensibilità. Comparatu cù a junction PN è a junction PIN, APD hà una velocità di risposta più veloce, chì hè a veloce di risposta più veloce trà i tubi fotosensibili attuali.
(5) Fotodetettore Schottky junction
A struttura basica di u fotodetector di Schottky junction hè un diodu Schottky, chì e so caratteristiche elettriche sò simili à quelli di a junction PN descritte sopra, è hà una conduttività unidirezionale cù cunduzzione positiva è cut-off inversa. Quandu un metallu cù una funzione di travagliu altu è un semiconductor cù una funzione di travagliu bassu formanu cuntattu, si forma una barriera Schottky, è a junction resultante hè una junction Schottky. U mekanismu principalu hè un pocu simile à a junction PN, pigliendu semiconduttori N-tipu cum'è un esempiu, quandu dui materiali formanu cuntattu, per via di e diverse cuncintrazioni elettroni di i dui materiali, l'elettroni in u semiconductor sparghjeranu à u latu metallicu. L'elettroni diffusi s'acumulanu continuamente à una estremità di u metallu, distrughjendu cusì a neutralità elettrica originale di u metallu, furmendu un campu elettricu integratu da u semiconductor à u metale nantu à a superficia di cuntattu, è l'elettroni si stendenu sottu à l'azzione di u metale. campu ilettricu internu, è a diffusione di u traspurtadore è u muvimentu di deriva sarà realizatu simultaneamente, dopu à un periudu di tempu à ghjunghje sin'à equilibriu dinamica, è infini furmari un junction Schottky. In cundizioni di luce, a regione di a barriera assorbe direttamente a luce è genera coppie elettroni-buchi, mentre chì i trasportatori fotogenerati in a junction PN anu bisognu di passà per a regione di diffusione per ghjunghje à a regione di junction. In cunfrontu cù a junction PN, u fotodetettore basatu in a junction Schottky hà una velocità di risposta più veloce, è a velocità di risposta pò ancu ghjunghje ns livellu.
Tempu di post: Aug-13-2024