Jinis sakapiranti photodetectorstruktur
Photodetectorminangka piranti sing ngowahi sinyal optik dadi sinyal listrik, struktur lan macem-macem, utamane bisa dipérang dadi kategori ing ngisor iki:
(1) Photoconductive photodetector
Nalika piranti fotokonduktif kapapar cahya, operator fotogenerasi nambah konduktivitas lan nyuda resistensi. Operator sing bungah ing suhu kamar pindhah kanthi cara arah miturut tumindak medan listrik, saengga ngasilake arus. Ing kahanan cahya, elektron bungah lan transisi dumadi. Ing wektu sing padha, dheweke mabur ing tumindak medan listrik kanggo mbentuk arus foto. Operator fotogenerasi sing diasilake nambah konduktivitas piranti lan kanthi mangkono nyuda resistensi. Photoconductive photodetectors biasane nuduhake gain dhuwur lan responsif gedhe ing kinerja, nanging padha ora bisa nanggepi sinyal optik frekuensi dhuwur, supaya kacepetan respon alon, kang mbatesi aplikasi saka piranti photoconductive ing sawetara aspèk.
(2)Detektor foto PN
Photodetector PN dibentuk kanthi kontak antarane bahan semikonduktor tipe-P lan bahan semikonduktor tipe-N. Sadurunge kontak dibentuk, rong bahan kasebut ana ing negara sing kapisah. Tingkat Fermi ing semikonduktor tipe-P cedhak karo pinggir pita valensi, dene tingkat Fermi ing semikonduktor tipe-N cedhak karo pinggir pita konduksi. Ing wektu sing padha, tingkat Fermi saka materi tipe-N ing pinggir pita konduksi terus-terusan digeser mudhun nganti tingkat Fermi saka rong bahan kasebut ing posisi sing padha. Owah-owahan posisi pita konduksi lan pita valensi uga diiringi mlengkung pita. Persimpangan PN ana ing keseimbangan lan nduweni tingkat Fermi seragam. Saka aspek analisis pembawa muatan, sebagian besar pembawa muatan ing bahan tipe P yaiku bolongan, dene sebagian besar pembawa muatan ing bahan tipe N yaiku elektron. Nalika loro bahan ing kontak, amarga beda ing konsentrasi operator, elektron ing bahan N-jinis bakal kasebar menyang P-jinis, nalika èlèktron ing materi N-jinis bakal kasebar ing arah ngelawan menyang bolongan. Wilayah sing ora dikompensasi sing ditinggalake dening difusi elektron lan bolongan bakal mbentuk medan listrik sing dibangun, lan medan listrik sing dibangun bakal dadi tren drift operator, lan arah drift mung ngelawan arah difusi, sing tegese tatanan saka lapangan listrik dibangun ing ngalangi panyebaran operator, lan ana loro difusi lan drift nang prapatan PN nganti rong jinis gerakan imbang, supaya aliran operator statis nol. Imbangan dinamis internal.
Nalika persimpangan PN kena radiasi cahya, energi foton ditransfer menyang operator, lan operator fotogenerasi, yaiku pasangan elektron-lubang fotogenerasi, diasilake. Ing tumindak medan listrik, elektron lan bolongan mabur menyang wilayah N lan wilayah P, lan drift arah saka operator fotogenerasi ngasilake arus foto. Iki minangka prinsip dhasar PN junction photodetector.
(3)PIN fotodetektor
Photodiode pin minangka bahan P-jinis lan materi N-jinis antarane lapisan I, lapisan I saka materi umume bahan intrinsik utawa kurang-doping. Mekanisme kerjane padha karo persimpangan PN, nalika persimpangan PIN kena radiasi cahya, foton ngirim energi menyang elektron, ngasilake operator muatan fotogenerasi, lan medan listrik internal utawa medan listrik eksternal bakal misahake lubang elektron fotogenerasi. pasangan ing lapisan panipisan, lan operator daya drifted bakal mbentuk saiki ing sirkuit njaba. Peran sing dimainake dening lapisan I yaiku nggedhekake ambane lapisan penipisan, lan lapisan I bakal rampung dadi lapisan penipisan ing voltase bias gedhe, lan pasangan elektron-bolongan sing diasilake bakal dipisahake kanthi cepet, saengga kecepatan respon saka Photodetector persimpangan PIN umume luwih cepet tinimbang detektor persimpangan PN. Pembawa ing njaba lapisan I uga dikumpulake dening lapisan penipisan liwat gerakan difusi, mbentuk arus difusi. Kekandelan lapisan I umume tipis banget, lan tujuane kanggo nambah kacepetan respon detektor.
(4)APD photodetectorfotodioda longsor
Mekanisme sakafotodioda longsormirip karo simpang PN. APD photodetector migunakake akeh banget doped PN prapatan, voltase operasi adhedhasar deteksi APD gedhe, lan nalika gedhe mbalikke Bias ditambahake, tabrakan ionization lan longsor multiplikasi bakal kelakon nang APD, lan kinerja detector tambah photocurrent. Nalika APD ana ing mode bias mbalikke, medan listrik ing lapisan panipisan bakal kuwat banget, lan operator fotogenerasi sing diasilake dening cahya bakal cepet dipisahake lan cepet hanyut ing tumindak medan listrik. Ana kemungkinan elektron bakal nabrak kisi sajrone proses iki, nyebabake elektron ing kisi dadi terionisasi. Proses iki bola-bali, lan ion terionisasi ing kisi uga tabrakan karo kisi, nyebabake jumlah operator muatan ing APD mundhak, nyebabake arus gedhe. Mekanisme fisik unik iki ing APD sing detektor adhedhasar APD umume nduweni karakteristik kacepetan respon cepet, gain nilai saiki sing gedhe lan sensitivitas dhuwur. Dibandhingake karo persimpangan PN lan persimpangan PIN, APD nduweni kecepatan respon sing luwih cepet, yaiku kecepatan respon paling cepet ing antarane tabung fotosensitif saiki.
(5) Schottky junction photodetector
Struktur dhasar saka fotodetektor persimpangan Schottky yaiku dioda Schottky, sing karakteristik listrik padha karo persimpangan PN sing diterangake ing ndhuwur, lan nduweni konduktivitas unidirectional kanthi konduksi positif lan mbalikke cut-off. Nalika logam karo fungsi karya dhuwur lan semikonduktor karo fungsi karya kurang kontak wangun, alangi Schottky kawangun, lan prapatan asil Schottky prapatan. Mekanisme utama rada mirip karo persimpangan PN, njupuk semikonduktor tipe N minangka conto, nalika rong bahan mbentuk kontak, amarga konsentrasi elektron sing beda saka rong bahan kasebut, elektron ing semikonduktor bakal nyebar menyang sisih logam. Elektron sing kasebar nglumpukake terus-terusan ing salah sawijining ujung logam, saéngga ngrusak netralitas listrik asli logam kasebut, mbentuk medan listrik sing dibangun saka semikonduktor menyang logam ing permukaan kontak, lan elektron bakal hanyut miturut tumindak lapangan listrik internal, lan panyebaran operator lan gerakan drift bakal digawa metu bebarengan, sawise sawetara wektu kanggo nggayuh imbangan dinamis, lan pungkasanipun mbentuk prapatan Schottky. Ing kahanan cahya, wilayah penghalang langsung nyerep cahya lan ngasilake pasangan elektron-lubang, nalika operator fotogenerasi ing njero persimpangan PN kudu ngliwati wilayah difusi kanggo nggayuh wilayah persimpangan. Dibandhingake karo PN junction, photodetector adhedhasar Schottky junction nduweni kacepetan respon luwih cepet, lan kacepetan respon malah bisa tekan tingkat ns.
Wektu kirim: Aug-13-2024