Jinispiranti fotodetektorstruktur
FotodetektorPiranti sing ngowahi sinyal optik dadi sinyal listrik, struktur lan maneka warnane, bisa dipérang dadi kategori ing ngisor iki:
(1) Fotodetektor fotokonduktif
Nalika piranti fotokonduktif kapapar cahya, pembawa fotogenerasi nambah konduktivitas lan nyuda resistensi. Pembawa sing dieksitasi ing suhu ruangan obah kanthi arah ing sangisore aksi medan listrik, saengga ngasilake arus. Ing kahanan cahya, elektron dieksitasi lan transisi kedadeyan. Ing wektu sing padha, dheweke ngambang ing sangisore aksi medan listrik kanggo mbentuk arus foto. Pembawa fotogenerasi sing diasilake nambah konduktivitas piranti lan kanthi mangkono nyuda resistensi. Fotodetektor fotokonduktif biasane nuduhake gain sing dhuwur lan responsif sing apik ing kinerja, nanging ora bisa nanggapi sinyal optik frekuensi dhuwur, saengga kecepatan respon alon, sing mbatesi aplikasi piranti fotokonduktif ing sawetara aspek.
(2)Fotodetektor PN
Fotodetektor PN kawangun saka kontak antarane bahan semikonduktor tipe-P lan bahan semikonduktor tipe-N. Sadurunge kontak kawangun, loro bahan kasebut ana ing kahanan 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 bahan tipe-N ing pinggir pita konduksi terus digeser mudhun nganti tingkat Fermi saka rong bahan kasebut ana ing posisi sing padha. Owah-owahan posisi pita konduksi lan pita valensi uga dibarengi karo lenturing pita kasebut. Sambungan PN ana ing keseimbangan lan duwe tingkat Fermi sing seragam. Saka aspek analisis pembawa muatan, umume pembawa muatan ing bahan tipe-P minangka bolongan, dene umume pembawa muatan ing bahan tipe-N minangka elektron. Nalika loro bahan kasebut kontak, amarga beda konsentrasi pembawa, elektron ing bahan tipe-N bakal nyebar menyang tipe-P, dene elektron ing bahan tipe-N bakal nyebar ing arah sing ngelawan karo bolongan. Area sing ora dikompensasi sing ditinggalake dening difusi elektron lan bolongan bakal mbentuk medan listrik bawaan, lan medan listrik bawaan bakal duwe tren hanyutan pembawa, lan arah hanyutan mung ngelawan arah difusi, sing tegese pembentukan medan listrik bawaan nyegah difusi pembawa, lan ana difusi lan hanyutan ing njero sambungan PN nganti rong jinis gerakan kasebut seimbang, saengga aliran pembawa statis dadi nol. Keseimbangan dinamis internal.
Nalika sambungan PN kena radiasi cahya, energi foton ditransfer menyang operator, lan operator fotogenerasi, yaiku pasangan elektron-lubang fotogenerasi, diasilake. Ing sangisore aksi medan listrik, elektron lan lubang melayang menyang wilayah N lan wilayah P, lan penyimpangan arah operator fotogenerasi ngasilake arus foto. Iki minangka prinsip dhasar fotodetektor sambungan PN.
(3)Detektor foto PIN
Fotodioda pin iku bahan tipe-P lan bahan tipe-N ing antarane lapisan I, lapisan I saka bahan kasebut umume minangka bahan intrinsik utawa doping rendah. Mekanisme kerjane padha karo sambungan PN, nalika sambungan PIN kena radiasi cahya, foton nransfer energi menyang elektron, ngasilake pembawa muatan fotogenerasi, lan medan listrik internal utawa medan listrik eksternal bakal misahake pasangan elektron-lubang fotogenerasi ing lapisan penipisan, lan pembawa muatan sing melayang bakal mbentuk arus ing sirkuit eksternal. Peran sing dimainake dening lapisan I yaiku kanggo ngembangake jembar lapisan penipisan, lan lapisan I bakal dadi lapisan penipisan kanthi lengkap ing voltase bias sing gedhe, lan pasangan elektron-lubang sing diasilake bakal dipisahake kanthi cepet, saengga kecepatan respon fotodetektor sambungan PIN umume luwih cepet tinimbang detektor sambungan 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 yaiku kanggo nambah kecepatan respon detektor.
(4)Fotodetektor APDfotodioda longsor
Mekanisme sakafotodioda longsorPadha karo sambungan PN. Fotodetektor APD nggunakake sambungan PN sing didoping banget, voltase operasi adhedhasar deteksi APD gedhe, lan nalika bias mbalikke gedhe ditambahake, ionisasi tabrakan lan perkalian longsoran bakal kedadeyan ing njero APD, lan kinerja detektor tambah arus foto. Nalika APD ana ing mode bias mbalikke, medan listrik ing lapisan penipisan bakal kuwat banget, lan operator fotogenerasi sing diasilake dening cahya bakal cepet dipisahake lan cepet ngambang ing sangisore aksi medan listrik. Ana kemungkinan elektron bakal nabrak kisi sajrone proses iki, nyebabake elektron ing kisi terionisasi. Proses iki diulang, lan ion terionisasi ing kisi uga tabrakan karo kisi, nyebabake jumlah operator muatan ing APD tambah, sing nyebabake arus gedhe. Mekanisme fisik unik ing njero APD iki sing detektor berbasis APD umume duwe karakteristik kecepatan respon cepet, gain nilai arus gedhe lan sensitivitas dhuwur. Dibandhingake karo sambungan PN lan sambungan PIN, APD duwe kecepatan respon sing luwih cepet, sing minangka kecepatan respon paling cepet ing antarane tabung fotosensitif arus.
(5) Fotodetektor sambungan Schottky
Struktur dhasar fotodetektor sambungan Schottky yaiku dioda Schottky, sing karakteristik listriké padha karo sambungan PN sing diterangake ing ndhuwur, lan nduweni konduktivitas unidirectional kanthi konduksi positif lan cut-off terbalik. Nalika logam kanthi fungsi kerja sing dhuwur lan semikonduktor kanthi fungsi kerja sing endhek mbentuk kontak, alangan Schottky kawangun, lan sambungan sing diasilake yaiku sambungan Schottky. Mekanisme utama rada padha karo sambungan 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 nyebar nglumpuk terus-terusan ing salah sawijining ujung logam, saengga ngrusak netralitas listrik asli logam, mbentuk medan listrik internal saka semikonduktor menyang logam ing permukaan kontak, lan elektron bakal ngambang ing sangisore aksi medan listrik internal, lan gerakan difusi lan hanyutan pembawa bakal ditindakake bebarengan, sawise sawetara wektu kanggo nggayuh keseimbangan dinamis, lan pungkasane mbentuk sambungan Schottky. Ing kahanan cahya, wilayah alangan langsung nyerep cahya lan ngasilake pasangan elektron-lubang, dene operator fotogenerasi ing njero sambungan PN kudu ngliwati wilayah difusi kanggo tekan wilayah sambungan. Dibandhingake karo sambungan PN, fotodetektor adhedhasar sambungan Schottky nduweni kecepatan respon sing luwih cepet, lan kecepatan respon malah bisa tekan tingkat ns.
Wektu kiriman: 13 Agustus 2024