Speco defotodetektila aparatoStrukturo
Fotodetektiloestas aparato, kiu konvertas optikan signalon en elektran signalon, ĝia strukturo kaj vario, povas esti ĉefe dividitaj en la jenajn kategoriojn:
(1) fotokondukta fotodetektilo
Kiam fotokonduktaj aparatoj estas elmontritaj al lumo, la fotogenera portanto pliigas sian konduktivecon kaj malpliigas sian reziston. La portantoj ekscititaj ĉe ĉambra temperaturo moviĝas direkte sub la ago de elektra kampo, tiel generante kurenton. Sub la kondiĉo de lumo, elektronoj ekscitiĝas kaj transiro okazas. Samtempe ili drivas sub la ago de elektra kampo por formi fotokurenton. 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 agado, sed ili ne povas respondi al altfrekvencaj optikaj signaloj, do la responda rapideco estas malrapida, kio limigas la aplikon de fotokonduktaj aparatoj en iuj aspektoj.
(2)PN -fotodetektilo
PN-fotodetektilo estas formita de la kontakto inter P-tipo-duonkondukta materialo kaj N-tipo duonkondukta materialo. Antaŭ ol la kontakto formiĝas, la du materialoj estas en aparta stato. La Fermi-nivelo en P-tipo-duonkonduktaĵo estas proksima al la rando de la valenta bando, dum la Fermi-nivelo en N-tipo-semikonduktaĵo estas proksima al la rando de la kondukta bando. Samtempe, la Fermi-nivelo de la N-tipo-materialo ĉe la rando de la kondukta bando estas kontinue movita 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 uniforman Fermi -nivelon. El la aspekto de ŝarĝa portanto-analizo, plej multaj ŝarĝaj portantoj en P-tipaj materialoj estas truoj, dum plej multaj ŝarĝaj portantoj 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 disvastiĝos al P-tipo, dum la elektronoj en N-tipaj materialoj disvastiĝos en la kontraŭa direkto al la truoj. The uncompensated area left by the diffusion of electrons and holes will form a built-in electric field, and the built-in electric field will trend carrier drift, and the direction of drift is just opposite to the direction of diffusion, which means that the formation of the built-in electric field prevents the diffusion of carriers, and there are both diffusion and drift inside the PN junction until the two kinds of motion are balanced, so that the static carrier flow estas nulo. Interna dinamika ekvilibro.
Kiam la PN-krucvojo estas elmontrita al malpeza radiado, la energio de la fotono estas translokigita al la portanto, kaj la fotogenera portanto, tio estas, la fotogenigita elektron-trua paro, estas generita. Sub la ago de la elektra kampo, la elektrono kaj truo drivas al la regiono N respektive, kaj la direkta drivo de la fotogenigita portanto generas fotokurenton. Jen la baza principo de PN Junction Photodetector.
(3)Pin Photodetector
Pin-fotodiodo estas P-tipa materialo kaj N-tipo-materialo inter la I-tavolo, la I-tavolo de la materialo estas ĝenerale intrinseka aŭ malalta dopanta materialo. Ĝia funkcia mekanismo similas al la PN-krucvojo, kiam la pinglo-krucvojo estas elmontrita al malpeza radiado, la fotono transdonas energion al la elektrono, generante fotogeneritajn ŝarĝajn portantojn, kaj la interna elektra kampo aŭ la ekstera elektra kampo apartigos la fotogeneritajn elektron-truajn parojn en la deplena tavolo, kaj la drivitaj ŝarĝaŭtoj volos formon de la ekstera cirklo. La rolo ludita de tavolo I estas pligrandigi la larĝon de la elflua tavolo, kaj la tavolo mi tute fariĝos la elfluanta tavolo sub granda biasa tensio, kaj la generitaj elektron-truaj paroj estos rapide disigitaj, do la responda rapideco de la pinglo-junta fotodetektilo estas ĝenerale pli rapida ol tiu de la PN-junta detektilo. Portantoj ekster la I -tavolo ankaŭ estas kolektitaj de la elflua tavolo per disvastiga movo, formante disvastigan kurenton. La dikeco de la I -tavolo estas ĝenerale tre maldika, kaj ĝia celo estas plibonigi la respondan rapidon de la detektilo.
(4)APD -fotodetektiloAvalanĉa Fotodiodo
La mekanismo deAvalanĉa Fotodiodosimilas al tiu de PN -krucvojo. APD -fotodetektilo uzas peze dopitan PN -krucvojon, la operacia tensio bazita sur APD -detekto estas granda, kaj kiam granda inversa fleksio estas aldonita, kolizi -jonigo kaj lavanga multiplikado 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 elĉerpa tavolo estos tre forta, kaj la fotogeneritaj portantoj generitaj de lumo estos rapide apartigitaj kaj rapide drivi sub la ago de la elektra kampo. Estas probable, ke elektronoj enŝovos la kradon dum ĉi tiu procezo, kaŭzante la elektronojn en la krado. Ĉi tiu procezo ripetiĝas, kaj la jonigitaj jonoj en la krado ankaŭ kolizias kun la krado, kaŭzante la nombron de ŝarĝaj portantoj en la APD pliiĝi, rezultigante grandan kurenton. Estas ĉi tiu unika fizika mekanismo en APD, ke APD-bazitaj detektiloj ĝenerale havas la karakterizaĵojn de rapida responda rapideco, granda aktuala valoro-gajno kaj alta sentiveco. Kompare kun PN -krucvojo kaj PIN -krucvojo, APD havas pli rapidan respondan rapidecon, kiu estas la plej rapida responda rapideco inter la nunaj fotosensivaj tuboj.
(5) Schottky Junction Photodetector
La baza strukturo de la fotodetektilo de Schottky Junction estas Schottky-diodo, kies elektraj trajtoj estas similaj al tiuj de la PN-krucvojo priskribita supre, kaj ĝi havas unidirektan konduktivecon kun pozitiva kondukado kaj inversa fortranĉo. Kiam metalo kun alta labora funkcio kaj duonkonduktaĵo kun malalta labora funkcia forma kontakto, Schottky -baro formiĝas, kaj la rezulta krucvojo estas Schottky -krucvojo. La ĉefa mekanismo estas iom simila al la PN-krucvojo, prenante N-tipajn semikonduktaĵojn kiel ekzemplon, kiam du materialoj formas kontakton, pro la malsamaj elektronaj koncentriĝoj de la du materialoj, la elektronoj en la duonkonduktaĵo disvastiĝos al la metala flanko. La difuzitaj elektronoj akumuliĝas kontinue ĉe unu fino de la metalo, tiel detruante la originalan elektran neŭtralecon de la metalo, formante enkonstruitan elektran kampon de la duonkonduktaĵo ĝis la metalo sur la kontakta surfaco, kaj la elektronoj drelas, kaj la formon kaj la formon de la tempo, kaj la formon de la tempo, kaj la formon de la tempo, kaj la formon de la tempo, kaj la tempo de la tempo de la tempo. Schottky Junction. Sub malpezaj kondiĉoj, la baro-regiono rekte sorbas lumon kaj generas elektron-truajn parojn, dum la fotogeneritaj portantoj en la PN-krucvojo bezonas trapasi la disvastigan regionon por atingi la krucan regionon. Kompare kun PN -krucvojo, la fotodetektilo bazita sur Schottky -krucvojo havas pli rapidan respondan rapidecon, kaj la responda rapideco eĉ povas atingi NS -nivelon.
Afiŝotempo: aŭgusto-13-2024