TypeFotodetektorenhetstruktur
Fotodetektorer en enhet som konverterer optisk signal til elektrisk signal, dens struktur og variasjon, kan hovedsakelig deles inn i følgende kategorier:
(1) Fotokonduktiv fotodetektor
Når fotokonduktive enheter blir utsatt for lys, øker den fotogenererte bæreren deres ledningsevne og reduserer deres motstand. Bærerne som er begeistret ved romtemperatur, beveger seg på en retningsbestemt måte under virkning av et elektrisk felt, og genererer dermed en strøm. Under lysforhold er elektronene opphissede og overgangen oppstår. Samtidig driver de under virkningen av et elektrisk felt for å danne en fotosurrent. De resulterende fotogenererte bærere øker konduktiviteten til enheten og reduserer dermed motstanden. Fotokonduktive fotodetektorer viser vanligvis høy gevinst og stor respons i ytelsen, men de kan ikke svare på høyfrekvente optiske signaler, så responshastigheten er langsom, noe som begrenser anvendelsen av fotokonduktive enheter i noen aspekter.
(2)PN -fotodetektor
PN-fotodetektor dannes ved kontakt mellom halvledermateriale av p-type og halvtype halvledermateriale. Før kontakten dannes, er de to materialene i en egen tilstand. Fermi-nivået i halvleder av p-type er nær kanten av valensbåndet, mens Fermi-nivået i halvtypes halvleder er nær kanten av ledningsbåndet. Samtidig forskyves Fermi-nivået av N-type materiale i utkanten av ledningsbåndet kontinuerlig nedover til Fermi-nivået til de to materialene er i samme posisjon. Endringen av posisjonen til ledningsbånd og valensbånd er også ledsaget av bøyningen av bandet. PN -krysset er i likevekt og har et enhetlig Fermi -nivå. Fra aspektet av ladningsbæreranalyse er de fleste av ladningsbærerne i materialer av P-type hull, mens de fleste av ladningsbærerne i N-type materialer er elektroner. Når de to materialene er i kontakt, på grunn av forskjellen i bærerkonsentrasjonen, vil elektronene i N-type materialer diffundere til P-type, mens elektronene i N-type materialer vil diffundere i motsatt retning av hullene. Det ukompenserte området som er igjen av diffusjon av elektroner og hull vil danne et innebygd elektrisk felt, og det innebygde elektriske feltet vil trendbærere drift, og drift retning er rett motsatt av diffusjonsretningen, noe som betyr at dannelsen av den innebygde elektriske feltet forhindrer differingen av bærere, og det er begge diffusjonen og drift i PN-vryken til den to kind-kytten til den statlige vekningen til den to kinds så diffusjonen som den er i den innebygde. Intern dynamisk balanse.
Når PN-krysset blir utsatt for lysstråling, overføres energien til fotonet til bæreren, og den fotogenererte bæreren, det vil si det fotogenererte elektronhullsparet, genereres. Under virkningen av det elektriske feltet driver elektronet og hullet til henholdsvis N -regionen og P -regionen, og retningsdriften til den fotogenererte bæreren genererer fotokremrent. Dette er det grunnleggende prinsippet for PN -kryssfotodetektor.
(3)PIN -fotodetektor
PIN-fotodiode er et materiale av P-type og materiale av N-typen mellom I-laget, I-laget av materialet er generelt et iboende eller lavt dopende materiale. Arbeidsmekanismen ligner på PN-krysset, når PIN-krysset blir utsatt for lysstråling, overfører fotonet energi til elektronet, og genererer fotogenererte ladningsbærere, og det indre elektriske feltet eller det eksterne elektriske feltet vil skille de fotogenerte elektronhullene i det eksterne paret, og de driften av elektronhullet i det eksterne paret. Rollen som er spilt av lag I er å utvide bredden på uttømmingslaget, og laget jeg vil bli fullstendig uttømmingslaget under en stor skjevspenning, og de genererte elektronhullsparene vil bli raskt separert, så responshastigheten til pinne-kryssfotodetektoren er generelt raskere enn den for PN-kryssdetektoren. Bærere utenfor I -laget blir også samlet av uttømmingslaget gjennom diffusjonsbevegelse, og danner en diffusjonsstrøm. Tykkelsen på I -laget er generelt veldig tynt, og dets formål er å forbedre responshastigheten til detektoren.
(4)APD fotodetektorAvalanche Photodiode
Mekanismen tilAvalanche Photodiodeligner på PN -krysset. APD -fotodetektor bruker sterkt dopet PN -kryss, driftsspenningen basert på APD -deteksjon er stor, og når en stor omvendt skjevhet tilsettes, vil kollisjonsionisering og snøskred multiplikasjon oppstå inne i APD, og ytelsen til detektoren er økt fotosurrent. Når APD er i omvendt skjevhetsmodus, vil det elektriske feltet i uttømmingslaget være veldig sterkt, og de fotogenererte bærerne generert av lys vil raskt bli separert og raskt drive under virkningen av det elektriske feltet. Det er sannsynlighet for at elektroner vil støte på gitteret under denne prosessen, noe som fører til at elektronene i gitteret blir ionisert. Denne prosessen gjentas, og de ioniserte ionene i gitteret kolliderer også med gitteret, noe som fører til at antall ladebærere i APD øker, noe som resulterer i en stor strøm. Det er denne unike fysiske mekanismen i APD at APD-baserte detektorer generelt har egenskapene til rask responshastighet, stor strømverdiforsterkning og høy følsomhet. Sammenlignet med PN -kryss og pin -kryss, har APD en raskere responshastighet, som er den raskeste responshastigheten blant de nåværende lysfølsomme rørene.
(5) Schottky Junction Photodetektor
Den grunnleggende strukturen til Schottky Junction-fotodetektoren er en Schottky-diode, hvis elektriske egenskaper er lik de for PN-krysset beskrevet ovenfor, og den har ensrettet ledningsevne med positiv ledning og omvendt avskjæring. Når et metall med høy arbeidsfunksjon og en halvleder med en lav arbeidsfunksjonsform, dannes en Schottky -barriere, og det resulterende krysset er et Schottky -kryss. Hovedmekanismen er noe lik PN-krysset, og tar halvledere av N-type som et eksempel, når to materialer danner kontakt, på grunn av de forskjellige elektronkonsentrasjonene av de to materialene, vil elektronene i halvlederen diffundere til metallsiden. De diffuserte elektronene akkumuleres kontinuerlig i den ene enden av metallet, og ødelegger dermed den opprinnelige elektriske nøytraliteten til metall Under lysforhold absorberer barriereområdet direkte lys og genererer elektronhullpar, mens de fotogenererte bærerne inne i PN-krysset må passere gjennom diffusjonsregionen for å nå kryssregionen. Sammenlignet med PN -krysset har fotodetektoren basert på Schottky Junction en raskere responshastighet, og responshastigheten kan til og med nå NS -nivå.
Posttid: 13. til 20. august