Tipo defotodetektila aparatostrukturo
Fotodetektiloestas aparato, kiu konvertas optikan signalon en elektran signalon, ĝia strukturo kaj vario, povas esti ĉefe dividita en la sekvajn kategoriojn:
(1) Fotokondukta fotodetektilo
Kiam fotokonduktaj aparatoj estas eksponitaj al lumo, la fotogenerita portanto pliigas ilian konduktivecon kaj malpliigas ilian reziston. La portantoj ekscititaj ĉe ĉambra temperaturo moviĝas laŭdirekta maniero sub la ago de elektra kampo, tiel generante kurenton. Sub la kondiĉo de lumo, elektronoj estas ekscititaj kaj transiro okazas. Samtempe ili drivas sub la agado de elektra kampo por formi fotofluon. La rezultaj fotogeneritaj portantoj pliigas la konduktivecon de la aparato kaj tiel reduktas la reziston. Fotokonduktaj fotodetektiloj kutime montras altan gajnon kaj grandan respondecon en efikeco, sed ili ne povas respondi al altfrekvencaj optikaj signaloj, do la respondrapideco estas malrapida, kio limigas la aplikon de fotokonduktaj aparatoj en kelkaj aspektoj.
(2)PN fotodetektilo
PN-fotodetektilo estas formita per la kontakto inter P-tipa semikondukta materialo kaj N-tipa semikondukta materialo. Antaŭ ol la kontakto formiĝas, la du materialoj estas en aparta stato. La Fermi-nivelo en P-speca duonkonduktaĵo estas proksima al la rando de la valenta bendo, dum la Fermi-nivelo en N-speca duonkonduktaĵo estas proksima al la rando de la kondukta bendo. En la sama tempo, la Fermi-nivelo de la N-tipa materialo ĉe la rando de la kondukta bendo estas ade ŝanĝita malsupren ĝis la Fermi-nivelo de la du materialoj estas en la sama pozicio. La ŝanĝo de la pozicio de kondukta bando kaj valenta bando ankaŭ estas akompanata de la fleksado de la bando. La PN-krucvojo estas en ekvilibro kaj havas unuforman Fermi-nivelon. De la aspekto de ŝarĝoportanalizo, la plej multaj el la ŝarĝportantoj en P-tipaj materialoj estas truoj, dum la plej multaj el la ŝarĝportantoj en N-tipaj materialoj estas elektronoj. Kiam la du materialoj estas en kontakto, pro la diferenco en portanta koncentriĝo, la elektronoj en N-tipaj materialoj difuziĝos al P-tipo, dum la elektronoj en N-tipaj materialoj difuziĝos en la kontraŭa direkto al la truoj. La nekompensita areo lasita de la disvastigo de elektronoj kaj truoj formos enkonstruitan elektran kampon, kaj la enkonstruita elektra kampo tendencos portantan drivon, kaj la direkto de drivo estas ĝuste kontraŭa al la direkto de disvastigo, kio signifas, ke la formado de la enkonstruita elektra kampo malhelpas la disvastigon de portantoj, kaj estas kaj disvastigo kaj drivo ene de la PN-krucvojo ĝis la du specoj de moviĝo estas ekvilibraj, tiel ke la senmova portanta fluo estas nula. Interna dinamika ekvilibro.
Kiam la PN-krucvojo estas eksponita al malpeza radiado, la energio de la fotono estas transdonita al la aviad-kompanio, kaj la fotogenerita aviad-kompanio, tio estas, la fotogenerita elektron-trua paro, estas generita. Sub la ago de la elektra kampo, la elektrono kaj truo drivas al la N-regiono kaj la P-regiono respektive, kaj la direkta drivo de la fotogenerita portanto generas fotofluon. Ĉi tio estas la baza principo de PN-krucvojo fotodetektilo.
(3)PIN fotodetektilo
Stifta fotodiodo estas P-tipa materialo kaj N-tipa materialo inter la I-tavolo, la I-tavolo de la materialo estas ĝenerale interna aŭ malalt-dopa materialo. Ĝia labormekanismo estas simila al la PN-krucvojo, kiam la PIN-krucvojo estas eksponita al malpeza radiado, la fotono transdonas energion al la elektrono, generante fotogeneritajn ŝargajn portantojn, kaj la interna elektra kampo aŭ la ekstera elektra kampo apartigos la fotogeneritan elektrontruon. paroj en la malpleniga tavolo, kaj la drivataj ŝargportantoj formos fluon en la ekstera cirkvito. La rolo ludita de tavolo I estas vastigi la larĝon de la malpleniga tavolo, kaj la tavolo I tute fariĝos la malpleniga tavolo sub granda bia tensio, kaj la generitaj elektron-truaj paroj estos rapide apartigitaj, do la respondrapideco de la PIN-krucvoja fotodetektilo estas ĝenerale pli rapida ol tiu de la PN-krucvojo-detektilo. Portantoj ekster la I-tavolo ankaŭ estas kolektitaj per la malplenigtavolo tra difuzmoviĝo, formante difuzfluon. La dikeco de la I-tavolo estas ĝenerale tre maldika, kaj ĝia celo estas plibonigi la respondrapidecon de la detektilo.
(4)APD-fotodetektilolavanga fotodiodo
La mekanismo delavanga fotodiodoestas simila al tiu de PN-krucvojo. APD-fotodetektilo uzas tre dopitan PN-krucvojon, la funkciiga tensio bazita sur APD-detekto estas granda, kaj kiam granda inversa biaso estas aldonita, kolizia jonigo kaj lavanga multipliko okazos ene de APD, kaj la agado de la detektilo estas pliigita fotokurento. Kiam APD estas en la inversa biasa reĝimo, la elektra kampo en la malpleniga tavolo estos tre forta, kaj la fotogeneritaj portantoj generitaj de lumo estos rapide apartigitaj kaj rapide drivos sub la agado de la elektra kampo. Ekzistas verŝajneco ke elektronoj enpuŝos en la kradon dum tiu procezo, igante la elektronojn en la krado esti jonigitaj. Tiu procezo estas ripetita, kaj la jonigitaj jonoj en la krado ankaŭ kolizias kun la krado, igante la nombron da ŝargoportantoj en la APD pliiĝi, rezultigante grandan kurenton. Estas ĉi tiu unika fizika mekanismo ene de APD ke APD-bazitaj detektiloj ĝenerale havas la karakterizaĵojn de rapida respondrapideco, granda nuna valorgajno kaj alta sentemo. Kompare kun PN-krucvojo kaj PIN-krucvojo, APD havas pli rapidan respondrapidecon, kio estas la plej rapida respondrapideco inter la nunaj fotosentemaj tuboj.
(5) Schottky-krucvojo fotodetektilo
La baza strukturo de la Schottky-krucvojo-fotodetektilo estas Schottky-diodo, kies elektraj karakterizaĵoj estas similaj al tiuj de la PN-krucvojo priskribita supre, kaj ĝi havas unudirektan konduktivecon kun pozitiva kondukado kaj inversa fortranĉo. Kiam metalo kun alta laborfunkcio kaj duonkonduktaĵo kun malalta laborfunkcio formas kontakton, Schottky-baro estas formita, kaj la rezulta krucvojo estas Schottky-krucvojo. La ĉefa mekanismo estas iom simila al la PN-krucvojo, prenante N-tipan duonkonduktaĵojn kiel ekzemplon, kiam du materialoj formas kontakton, pro la malsamaj elektronkoncentriĝoj de la du materialoj, la elektronoj en la duonkonduktaĵo difuziĝos al la metalflanko. La disvastigitaj elektronoj akumuliĝas senĉese ĉe unu fino de la metalo, tiel detruante la originan elektran neŭtralecon de la metalo, formante enkonstruitan elektran kampon de la duonkonduktaĵo al la metalo sur la kontaktsurfaco, kaj la elektronoj drivos sub la ago de la metalo. interna elektra kampo, kaj la disvastigo kaj drivo de la portanto efektiviĝos samtempe, post tempodaŭro por atingi dinamikan ekvilibron, kaj fine formi Schottky-krucvojo. Sub lumkondiĉoj, la barierregiono rekte sorbas lumon kaj generas elektron-truajn parojn, dum la fotogeneritaj aviad-kompanioj ene de la PN-krucvojo devas pasi tra la difuzregiono por atingi la krucvojregionon. Kompare kun PN-krucvojo, la fotodetektilo bazita sur Schottky-krucvojo havas pli rapidan respondrapidecon, kaj la respondrapideco eĉ povas atingi ns-nivelon.
Afiŝtempo: Aŭg-13-2024