Typ avfotodetektoranordningstrukturera
Fotodetektorär en enhet som omvandlar optisk signal till elektrisk signal, dess struktur och variation, kan huvudsakligen delas upp i följande kategorier:
(1) Fotokonduktiv fotodetektor
När fotokonduktiva enheter utsätts för ljus ökar den fotogenererade bäraren deras konduktivitet och minskar deras motstånd. Bärarna som är upphetsade vid rumstemperaturen rör sig på ett riktat sätt under verkan av ett elektriskt fält, vilket genererar en ström. Under ljuset av ljus är elektroner upphetsade och övergången inträffar. Samtidigt driver de under verkan av ett elektriskt fält för att bilda en fotström. De resulterande fotogenererade bärarna ökar enhetens konduktivitet och minskar därmed motståndet. Fotokonduktiva fotodetektorer visar vanligtvis hög förstärkning och stor lyhördhet i prestanda, men de kan inte svara på högfrekventa optiska signaler, så svarshastigheten är långsam, vilket begränsar tillämpningen av fotokonduktiva enheter i vissa aspekter.
(2)Pn fotodetektor
PN-fotodetektor bildas av kontakten mellan halvledarmaterial av P-typ och halvledarmaterial av N-typ. Innan kontakten bildas är de två materialen i ett separat tillstånd. Fermi-nivån i halvledaren av P-typ ligger nära kanten av valensbandet, medan Fermi-nivån i N-Type Semiconductor ligger nära kanten av ledningsbandet. Samtidigt förskjuts Fermi-nivån för N-typmaterialet vid kanten av ledningsbandet kontinuerligt nedåt tills Fermi-nivån för de två materialen är i samma position. Förändringen av ledningsbandet och valensbandet åtföljs också av bandets böjning. PN -korsningen är i jämvikt och har en enhetlig Fermi -nivå. Från aspekten av laddningsbäraranalys är de flesta laddningsbärare i P-typmaterial hål, medan de flesta laddningsbärare i N-typmaterial är elektroner. När de två materialen är i kontakt, på grund av skillnaden i bärarkoncentration, kommer elektronerna i n-typmaterial att diffundera till p-typ, medan elektronerna i n-typmaterial kommer att diffundera i motsatt riktning till hålen. 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 is zero. Intern dynamisk balans.
När PN-korsningen utsätts för ljusstrålning överförs fotonens energi till bäraren, och den fotogenererade bäraren, det vill säga det fotogenererade elektronhålet, genereras. Under verkan av det elektriska fältet genererar elektron- och håldriften till N -regionen respektive P -regionen, och riktningsdrift av den fotogenererade bäraren genererar fotolö. Detta är den grundläggande principen för pn -korsning fotodetektor.
(3)Pin fotodetektor
Pin Photodiode är ett material av P-typ och N-typ mellan I-skiktet, I-skiktet av materialet är i allmänhet ett inneboende eller lågtoppande material. Dess arbetsmekanism liknar PN-korsningen, när stiftkorsningen utsätts för ljusstrålning, överför fotonen energi till elektronen, genererar fotogenererade laddningsbärare, och det inre elektriska fältet eller det yttre elektriska fältet kommer att separera de fotogenererade elektronhålpar i depletionsskiktet och de driftade laddningsbärarna kommer att bilda en ström i den externa kretsen. Rollen som spelas av skikt I är att utöka utarmningsskiktets bredd, och skiktet kommer jag att bli helt utarmningsskiktet under en stor förspänningsspänning, och de genererade elektronhålet kommer att separeras snabbt, så att svarshastigheten för stiftets kopplingsfotodetektor är i allmänhet snabbare än för PN-övergångsdetektorn. Bärare utanför I -skiktet samlas också av utarmningsskiktet genom diffusionsrörelse och bildar en diffusionsström. Tjockleken på I -skiktet är i allmänhet mycket tunn, och dess syfte är att förbättra detektorns svarshastighet.
(4)APD -fotodetektorlavinfotodiode
Mekanismen förlavinfotodiodeliknar den för PN -korsningen. APD -fotodetektor använder kraftigt dopad PN -korsning, driftspänningen baserad på APD -detektion är stor, och när en stor omvänd förspänning tillsätts kommer kollisionsjonisering och lavinmultiplikation att inträffa i APD, och detektorns prestanda ökar fotokurs. När APD är i omvänd förspänningsläge kommer det elektriska fältet i utarmningsskiktet att vara mycket starkt, och de fotogenererade bärarna som genereras av ljus kommer snabbt att separeras och snabbt driva under verksamheten av det elektriska fältet. Det finns en sannolikhet för att elektroner kommer att stöta på gitteret under denna process, vilket gör att elektronerna i gitteret joniseras. Denna process upprepas, och de joniserade jonerna i gitteret kolliderar också med gitteret, vilket får antalet laddningsbärare i APD att öka, vilket resulterar i en stor ström. Det är denna unika fysiska mekanism inuti APD som APD-baserade detektorer i allmänhet har egenskaperna för snabb svarshastighet, stor strömförstärkning och hög känslighet. Jämfört med PN -korsning och PIN -korsning har APD en snabbare svarshastighet, vilket är den snabbaste svarshastigheten bland de aktuella fotokänsliga rören.
(5) Schottky Junction Photodetector
Den grundläggande strukturen för Schottky Junction Photodetector är en Schottky-diod, vars elektriska egenskaper liknar de i PN-korsningen som beskrivs ovan, och den har enkelriktad konduktivitet med positiv ledning och omvänd avskärning. När en metall med en hög arbetsfunktion och en halvledare med en låg arbetsfunktionsformkontakt bildas en Schottky -barriär, och den resulterande korsningen är en Schottky -korsning. Huvudmekanismen är något lik PN-korsningen, som tar N-typ halvledare som ett exempel, när två material bildar kontakt, på grund av de olika elektronkoncentrationerna av de två materialen, kommer elektronerna i halvledaren att diffundera till metallsidan. De diffusta elektronerna ackumuleras kontinuerligt i ena änden av metallen, vilket förstör den ursprungliga elektriska neutraliteten i metallen, som bildar ett inbyggt elektriskt fält från halvledaren till metallen på kontaktytan, och elektronerna kommer att driva under det interna elektriska fältet, och bärarens diffusion och driftrörelse kommer att genomföras samtidigt, efter en period av tid att nå tid att nå tid att nå tid att nå tid och slutligen utformning. Under ljusförhållanden absorberar barriärområdet direkt ljus och genererar elektronhålpar, medan de fotogenererade bärarna inuti PN-korsningen måste passera genom diffusionsområdet för att nå korsningsregionen. Jämfört med PN -korsning har fotodetektorn baserad på Schottky korsning en snabbare svarshastighet, och svarshastigheten kan till och med nå NS -nivå.
Inläggstid: augusti-2024