Vrstafotodetektor uređajstruktura
Fotodetektorje uređaj koji pretvara optički signal u električni signal, njegova struktura i raznolikost, može se uglavnom podijeliti u sljedeće kategorije:
(1) Fotokonduktivni fotodetektor
Kada su fotokondiaktivni uređaji izloženi svjetlu, fotogenerirani nosač povećava njihovu vodljivost i smanjuje njihovu otpornost. Nosači uzbuđeni na sobnoj temperaturi kreću se usmjerenim načinom djelovanja električnog polja, stvarajući tako struju. Pod stanjem svjetlosti, elektroni se uzbuđuju i događa se prijelaz. Istodobno, oni se spuštaju pod djelovanjem električnog polja kako bi formirali fototok. Rezultirajući fotogenerirani nosači povećavaju vodljivost uređaja i na taj način smanjuju otpornost. Fotokonduktivni fotodetektori obično pokazuju visok dobitak i veliku reakciju u performansama, ali ne mogu reagirati na visokofrekventne optičke signale, tako da je brzina odziva spora, što ograničava primjenu fotokonduktivnih uređaja u nekim aspektima.
(2)PN fotodetektor
PN fotodetektor nastaje kontaktom između P-tipa poluvodičkog materijala i N-tipa poluvodičkog materijala. Prije nego što se kontakt formira, dva su materijala u zasebnom stanju. Fermijeva razina u poluvodiču p-tipa blizu je ruba valentnog pojasa, dok je Fermi razina u poluvodiču N-tipa blizu ruba opsega provodljivosti. Istodobno, Fermijeva razina materijala N-tipa na rubu opsega provodljivosti kontinuirano se pomiče prema dolje dok razina Fermijeva dva materijala nije u istom položaju. Promjena položaja provodljivog pojasa i valencije također prati savijanje benda. PN spoj je u ravnoteži i ima jednoliku Fermijevu razinu. Iz aspekta analize nosača naboja, većina nosača naboja u P-tipu materijala su rupe, dok je većina nosača naboja u materijalima N-tipa elektroni. Kad su dva materijala u kontaktu, zbog razlike u koncentraciji nosača, elektroni u N-tipu materijala će se difundirati od P-tipa, dok će elektroni u materijalima N-tipa difundirati u suprotnom smjeru od rupa. Nekompenzirano područje koje je ostavljeno difuzijom elektrona i rupa formirat će ugrađeno električno polje, a ugrađeno električno polje ukazat će na nagib nosača, a smjer nagiba je upravo suprotan smjeru difuzije, što znači da je stvaranje ugrađenog električnog polja sprječava da su uravnoteženi i difuziji u balansu i difuziji, a ne postoje difuzija i difuzij nula. Unutarnja dinamička ravnoteža.
Kada je PN spoj izložen laganom zračenju, energija fotona se prenosi na nosač, a stvara se stvara fotogeneracijski nosač, odnosno fotogenerirani par elektrona. Pod djelovanjem električnog polja, elektron i rupa se odlaze u N regiju i P područje, a usmjereni nalet fotogeneriranog nosača stvara fototok. Ovo je osnovni princip PN Junction fotodetektor.
(3)Pin fotodetektor
PIN Photodiode je materijal tipa P i N-tipa između sloja I, sloj I materijala općenito je unutarnji ili nisko-doping materijal. Njegov je radni mehanizam sličan PN spoju, kada je spoj pin-a izložen laganom zračenju, foton prenosi energiju u elektron, stvarajući fotogenerirane nosače naboja, a unutarnje električno polje ili vanjsko električno polje odvojit će fotogenirani parovi elektronskih rupa u sloju iscrpljenosti i vanjskog kruga. Uloga koju je igrao sloj I je proširiti širinu sloja iscrpljivanja, a sloj I u potpunosti će postati sloj iscrpljivanja pod velikim naponom pristranosti, a generirani parovi elektrona brzo će biti razdvojeni, tako da je brzina odziva fotodetektora spajanja općenito brže nego što je PN detektor. Nosači izvan sloja I prikupljaju se i slojem iscrpljivanja difuzijskim kretanjem, tvoreći difuzijsku struju. Debljina sloja I općenito je vrlo tanka, a njegova je svrha poboljšati brzinu odziva detektora.
(4)APD fotodetektorlavina fotodioda
Mehanizamlavina fotodiodasličan je onom PN spoja. APD fotodetektor koristi jako dopirani PN spoj, radni napon na temelju detekcije APD je velik, a kada se doda velika obrnuta pristranost, unutar APD -a će se pojaviti ionizacija sudara i množenje lavina, a performanse detektora povećava se foto -ciljevi. Kad je APD u načinu obrnute pristranosti, električno polje u sloju iscrpljivanja bit će vrlo jak, a fotogenirani nosači generirani svjetlom brzo će se razdvojiti i brzo se spustiti pod djelovanjem električnog polja. Postoji vjerojatnost da će elektroni naletjeti na rešetku tijekom ovog postupka, uzrokujući da se elektroni u rešetki ioniziraju. Taj se postupak ponavlja, a ionizirani ioni u rešetki također se sudaraju s rešetkom, uzrokujući povećanje broja nosača naboja u APD -u, što je rezultiralo velikom strujom. Upravo ovaj jedinstveni fizički mehanizam unutar APD-a, detektori koji se temelje na APD-u uglavnom imaju karakteristike brzine brzog odziva, velikog pojačanja vrijednosti struje i velike osjetljivosti. U usporedbi s PN spojnom i Pin spojnom, APD ima bržu brzinu odziva, što je najbrži brzina odziva među trenutnim fotoosjetljivim cijevima.
(5) Schottky Junction fotodetektor
Osnovna struktura fotodetektor Schottky Junction je Schottky dioda, čije su električne karakteristike slične onima iz gore opisanog PN spoja, a ima jednosmjernu vodljivost s pozitivnim provođenjem i obrnutim graničenjem. Kada je metal s visokom radnom funkcijom i poluvodič s kontaktom s niskim radnom funkcijom, formira se Schottky barijera, a rezultirajući spoj je Schottky Junction. Glavni mehanizam je pomalo sličan PN spoju, uzimajući se poluvodiči N-tipa kao primjer, kada dva materijala formiraju kontakt, zbog različitih koncentracija elektrona u dva materijala, elektroni u poluvodiču će difuzno difuzno do metalne strane. Difuzni elektroni kontinuirano se akumuliraju na jednom kraju metala, uništavajući tako izvornu električnu neutralnost metala, tvoreći ugrađeno električno polje od poluvodiča do metala na kontaktnoj površini, a elektroni će se spuštati pod radnjama unutarnjeg električnog polja, a prijevoz i simultantno vrijeme doseći difuziju, nakon što će se potaknuti, nakon što će se potaknuti, nakon što će se potaknuti, nakon što će se difundirati, potaknuti, nakon što će se potaknuti, nakon što se potakne, nakon što će se potaknuti, nakon što će se difundirati, potaknuti, nakon što će se potaknuti, nakon što će se difundirati, potaknuti, nakon što se potakne, potaknuto, nakon što će se potaknuti, nakon što će se difundirati, potaknuti, nakon što će se potaknuti, nakon što se potakne, potaknuti, nakon što se potakne, nakon što se potakne, potaknula, potaknula, i dostići difuziju. U laganim uvjetima, barijerska regija izravno apsorbira svjetlost i stvara parove s rupom za elektron, dok fotogenerirani nosači unutar PN spoja moraju proći kroz difuzijsku regiju kako bi stigli do područja spajanja. U usporedbi s PN spojnom, fotodetektor koji se temelji na Schottky čvoru ima bržu brzinu odziva, a brzina odgovora može čak dostići razinu NS.
Post Vrijeme: kolovoz-13-2024