Kaliteaparèy fotodetektèestrikti
Fotodetektèse yon aparèy ki konvèti siyal optik nan siyal elektrik, estrikti li yo ak varyete, ka sitou divize an kategori sa yo:
(1) Photodetektè fotokondiktif
Lè aparèy fotokondiktif yo ekspoze a limyè, konpayi asirans photogenerated la ogmante konduktiviti yo ak diminye rezistans yo. Transporteurs yo eksite nan tanperati chanm deplase nan yon fason direksyon anba aksyon an nan yon jaden elektrik, konsa jenere yon kouran. Anba kondisyon limyè, elektwon yo eksite epi tranzisyon fèt. An menm tan an, yo flote anba aksyon an nan yon jaden elektrik yo fòme yon fotokouran. Pòtè yo fotogenerated ki kapab lakòz ogmante konduktiviti aparèy la epi konsa diminye rezistans lan. Photodetektè fotokondiktif anjeneral montre gwo benefis ak gwo reyaksyon nan pèfòmans, men yo pa ka reponn a siyal optik segondè-frekans, kidonk vitès repons lan se ralanti, ki limite aplikasyon an nan aparèy fotokondiktif nan kèk aspè.
(2)PN fotodetektè
PN photodetector fòme pa kontak ki genyen ant materyèl semiconductor P-type ak materyèl semi-conducteur N-tip. Anvan kontak la fòme, de materyèl yo nan yon eta separe. Nivo Fermi nan semi-conducteurs P-tip se tou pre kwen nan gwoup la valans, pandan y ap nivo Fermi nan semi-conducteurs N-tip se tou pre kwen nan bann kondiksyon an. An menm tan an, nivo Fermi nan materyèl N-tip nan kwen nan bann kondiksyon an se kontinyèlman deplase anba jiskaske nivo Fermi de materyèl yo nan menm pozisyon an. Chanjman nan pozisyon nan bann kondiksyon ak bann valence tou akonpaye pa koube nan gwoup la. Junction PN a nan ekilib e li gen yon nivo Fermi inifòm. Soti nan aspè nan analiz transpòtè chaj, pi fò nan transpòtè chaj yo nan materyèl P-kalite yo se twou, pandan y ap pi fò nan transpòtè yo chaj nan materyèl N-kalite yo se elektwon. Lè de materyèl yo an kontak, akòz diferans lan nan konsantrasyon konpayi asirans, elektwon yo nan materyèl N-kalite ap difize nan P-kalite, pandan y ap elektwon yo nan materyèl N-kalite ap difize nan direksyon opoze a twou yo. Zòn nan san konpansasyon kite nan difizyon nan elektwon ak twou pral fòme yon jaden elektrik bati-an, ak bati-an jaden elektrik la pral tandans konpayi asirans drift, ak direksyon an nan drift se jis opoze a direksyon an nan difizyon, ki vle di ke la. fòmasyon nan jaden elektrik bati-an anpeche difizyon nan transpòtè, epi gen tou de difizyon ak drift andedan junction PN a jiskaske de kalite mouvman yo balanse, se konsa ke koule nan konpayi asirans estatik se zewo. Balans dinamik entèn.
Lè junction PN a ekspoze a radyasyon limyè, enèji foton yo transfere nan konpayi asirans lan, epi konpayi asirans fotogenerated la, se sa ki, pè elèktron-twou fotogenerated la pwodwi. Anba aksyon an nan jaden elektrik la, elektwon an ak twou derive nan rejyon an N ak rejyon an P respektivman, ak drift nan direksyon nan konpayi asirans la photogenerated jenere photocurrent. Sa a se prensip debaz fotodetektè PN junction.
(3)PIN fotodetektè
Pin photodiode se yon materyèl P-kalite ak materyèl N-kalite ant kouch I a, kouch I nan materyèl la se jeneralman yon materyèl intrinsèque oswa ba-dopaj. Mekanis k ap travay li yo sanble ak junction PN a, lè junction PIN la ekspoze a radyasyon limyè, foton an transfere enèji nan elèktron a, jenere transpòtè chaj fotogénére, ak jaden elektrik entèn la oswa jaden elektrik ekstèn la ap separe elèktron-twou fotogenerated la. pè nan kouch rediksyon an, ak transpòtè chaj drifted yo pral fòme yon kouran nan kous la ekstèn. Wòl la jwe pa kouch mwen an se elaji lajè a nan kouch nan appauvrissement, ak kouch mwen an pral konplètman vin kouch nan appauvrissement anba yon gwo vòltaj patipri, ak pè yo pwodwi elèktron-twou yo pral rapidman separe, kidonk vitès la repons nan la. Photodetektè PIN junction jeneralman pi vit pase detektè junction PN la. Pòtè deyò kouch mwen an tou kolekte pa kouch rediksyon nan mouvman difizyon, fòme yon aktyèl difizyon. Epesè kouch mwen an jeneralman trè mens, ak objektif li se amelyore vitès repons detektè a.
(4)APD fotodetektèfotodyode lavalas
Mekanis nanfotodyode lavalasse menm jan ak sa yo ki nan junction PN. Fotodetektè APD sèvi ak gwo dope PN junction, vòltaj fonksyònman ki baze sou deteksyon APD se gwo, epi lè yo ajoute yon gwo patipri ranvèse, ionizasyon kolizyon ak miltiplikasyon lavalas ap fèt andedan APD, ak pèfòmans detektè a ogmante fotokouran. Lè APD se nan mòd nan patipri ranvèse, jaden elektrik la nan kouch rediksyon an pral trè fò, ak transpòtè yo photogenerated ki te pwodwi pa limyè yo pral byen vit separe epi byen vit flote anba aksyon an nan jaden elektrik la. Gen yon pwobabilite ke elektwon yo pral frape nan lasi a pandan pwosesis sa a, sa ki lakòz elektwon yo nan lasi a dwe ionize. Pwosesis sa a repete, ak iyon yo ionize nan lasi a tou fè kolizyon ak lasi a, sa ki lakòz kantite transpòtè chaj nan APD a ogmante, sa ki lakòz yon gwo kouran. Li se mekanis fizik inik sa a andedan APD ke detektè ki baze sou APD jeneralman gen karakteristik vitès repons rapid, gwo valè aktyèl ak sansiblite segondè. Konpare ak PN junction ak PIN junction, APD gen yon vitès repons pi rapid, ki se vitès repons ki pi rapid nan mitan tib fotosansibilite aktyèl yo.
(5) Fotodetektè Schottky junction
Estrikti debaz fotodetektè Schottky junction a se yon dyod Schottky, ki gen karakteristik elektrik ki sanble ak sa yo ki nan junction PN ki dekri pi wo a, epi li gen konduktiviti unidireksyon ak kondiksyon pozitif ak ranvèse koupe. Lè yon metal ki gen yon fonksyon travay segondè ak yon semi-conducteurs ki gen yon fonksyon travay ki ba fòm kontak, se yon baryè Schottky fòme, ak junction ki kapab lakòz se yon junction Schottky. Mekanis prensipal la se yon ti jan menm jan ak junction PN a, pran N-kalite semi-conducteurs kòm yon egzanp, lè de materyèl fòme kontak, akòz konsantrasyon yo diferan elèktron nan de materyèl yo, elektwon yo nan semi-conducteur a pral difize sou bò metal la. Elektwon yo difize akimile kontinyèlman nan yon bout nan metal la, konsa detwi orijinal netralite elektrik metal la, fòme yon jaden elektrik bati-an soti nan semi-conducteur a metal la sou sifas la kontak, ak elektwon yo pral flote anba aksyon an nan. entèn jaden elektrik, ak difizyon konpayi asirans lan ak mouvman drift yo pral te pote soti ansanm, apre yon peryòd de tan yo rive jwenn ekilib dinamik, epi finalman fòme yon junction Schottky. Anba kondisyon limyè, rejyon baryè a dirèkteman absòbe limyè ak jenere pè elèktron-twou, pandan y ap transpòtè yo fotogenerated andedan junction PN a bezwen pase nan rejyon an difizyon yo rive jwenn rejyon an junction. Konpare ak PN junction, photodetector ki baze sou Schottky junction gen yon vitès repons pi vit, ak vitès repons lan ka menm rive nan nivo ns.
Tan pòs: Out-13-2024