Soart fanfotodetektorapparaatstruktuer
Fotodetektoris in apparaat dat optysk sinjaal omset yn elektrysk sinjaal, syn struktuer en ferskaat, kin benammen wurde ferdield yn 'e folgjende kategoryen:
(1) Fotogeliedende fotodetektor
As fotogeliedende apparaten oan ljocht bleatsteld wurde, fergruttet de fotogenerearre drager har geliedingsfermogen en ferminderet har wjerstân. De drager dy't by keamertemperatuer oanstutsen wurde, bewege yn in rjochting ûnder de aksje fan in elektrysk fjild, wêrtroch't in stroom ûntstiet. Under de betingst fan ljocht wurde elektroanen oanstutsen en fynt in oergong plak. Tagelyk driuwe se ûnder de aksje fan in elektrysk fjild om in fotostroom te foarmjen. De resultearjende fotogenerearre drager ferheegje de geliedingsfermogen fan it apparaat en ferminderje sa de wjerstân. Fotogeliedende fotodetektors litte meastentiids in hege fersterking en in geweldige responsiviteit sjen yn prestaasjes, mar se kinne net reagearje op heechfrekwinsje optyske sinjalen, sadat de responssnelheid stadich is, wat de tapassing fan fotogeliedende apparaten yn guon aspekten beheint.
(2)PN-fotodetektor
PN-fotodetektor wurdt foarme troch it kontakt tusken P-type healgeleidermateriaal en N-type healgeleidermateriaal. Foardat it kontakt foarme wurdt, binne de twa materialen yn in aparte steat. It Fermi-nivo yn P-type healgeleider is tichtby de râne fan 'e valensband, wylst it Fermi-nivo yn N-type healgeleider tichtby de râne fan 'e geliedingsband is. Tagelyk wurdt it Fermi-nivo fan it N-type materiaal oan 'e râne fan 'e geliedingsband kontinu nei ûnderen ferskowe oant it Fermi-nivo fan 'e twa materialen yn deselde posysje is. De feroaring fan 'e posysje fan geliedingsband en valensband wurdt ek begelaat troch it bûgen fan 'e band. De PN-oergong is yn lykwicht en hat in unifoarm Fermi-nivo. Fanút it eachpunt fan ladingdrageranalyse binne de measte ladingdragers yn P-type materialen gatten, wylst de measte ladingdragers yn N-type materialen elektroanen binne. As de twa materialen yn kontakt binne, sille de elektroanen yn N-type materialen, fanwegen it ferskil yn dragerkonsintraasje, diffundearje nei P-type, wylst de elektroanen yn N-type materialen yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e gatten diffundearje. It net-kompensearre gebiet dat oerbliuwt troch de diffúzje fan elektroanen en gatten sil in ynboude elektrysk fjild foarmje, en it ynboude elektryske fjild sil in trend hawwe nei dragerdrift, en de rjochting fan drift is krekt tsjinoerstelde oan 'e rjochting fan diffúzje, wat betsjut dat de foarming fan it ynboude elektryske fjild de diffúzje fan dragers foarkomt, en d'r binne sawol diffúzje as drift binnen de PN-oergong oant de twa soarten beweging yn lykwicht binne, sadat de statyske dragerstream nul is. Ynterne dynamyske lykwicht.
As de PN-oergong bleatsteld wurdt oan ljochtstrieling, wurdt de enerzjy fan it foton oerdroegen oan de drager, en wurdt de fotogenerearre drager, dat is it fotogenerearre elektron-gat-pear, generearre. Under de aksje fan it elektryske fjild driftje it elektron en it gat nei de N-regio en de P-regio respektivelik, en de rjochtingsdrift fan 'e fotogenerearre drager genereart fotostroom. Dit is it basisprinsipe fan 'e PN-oergong fotodetektor.
(3)PIN-fotodetektor
Pin-fotodiode is in P-type materiaal en N-type materiaal tusken de I-laach, de I-laach fan it materiaal is oer it algemien in yntrinsyk of leech-doping materiaal. It wurkmeganisme is fergelykber mei de PN-oergong, as de PIN-oergong bleatsteld wurdt oan ljochtstrieling, draacht it foton enerzjy oer oan it elektron, wêrtroch fotogenerearre ladingdragers generearre wurde, en it ynterne elektryske fjild of it eksterne elektryske fjild sil de fotogenerearre elektron-gat pearen yn 'e útputtingslaach skiede, en de drifte ladingdragers sille in stroom foarmje yn it eksterne sirkwy. De rol fan laach I is om de breedte fan 'e útputtingslaach út te wreidzjen, en laach I sil folslein de útputtingslaach wurde ûnder in grutte biasspanning, en de generearre elektron-gat pearen sille fluch skieden wurde, sadat de reaksjesnelheid fan 'e PIN-oergong fotodetektor oer it algemien rapper is as dy fan 'e PN-oergong detektor. Ladingsdragers bûten de I-laach wurde ek sammele troch de útputtingslaach troch diffúzjebeweging, wêrtroch in diffúzjestroom ûntstiet. De dikte fan 'e I-laach is oer it algemien tige tin, en it doel is om de reaksjesnelheid fan 'e detektor te ferbetterjen.
(4)APD-fotodetektorlawine fotodiode
It meganisme fanlawine fotodiodeis fergelykber mei dy fan in PN-oergong. In APD-fotodetektor brûkt swier dopearre PN-oergong, de wurkspanning basearre op APD-deteksje is grut, en as in grutte omkearde bias tafoege wurdt, sille botsingsionisaasje en lawinefermannichfâldiging binnen APD foarkomme, en de prestaasjes fan 'e detektor wurde ferhege fotostroom. As APD yn 'e omkearde biasmodus is, sil it elektryske fjild yn 'e útputtingslaach tige sterk wêze, en de fotogenerearre ladingsdragers dy't troch ljocht generearre wurde, sille fluch skieden wurde en fluch driuwe ûnder de aksje fan it elektryske fjild. D'r is in kâns dat elektroanen tidens dit proses tsjin it roaster botsje, wêrtroch't de elektroanen yn it roaster ionisearre wurde. Dit proses wurdt werhelle, en de ionisearre ioanen yn it roaster botsje ek mei it roaster, wêrtroch't it oantal ladingsdragers yn 'e APD tanimt, wat resulteart yn in grutte stroom. It is dit unike fysike meganisme binnen APD dat APD-basearre detektors oer it algemien de skaaimerken hawwe fan snelle reaksjesnelheid, grutte stroomweardewinst en hege gefoelichheid. Yn ferliking mei PN-oergong en PIN-oergong hat APD in rappere reaksjesnelheid, wat de rapste reaksjesnelheid is ûnder de hjoeddeistige fotogefoelige buizen.
(5) Schottky-oergong fotodetektor
De basisstruktuer fan 'e Schottky-junction fotodetektor is in Schottky-diode, waans elektryske skaaimerken fergelykber binne mei dy fan 'e hjirboppe beskreaune PN-junction, en it hat unidireksjonele gelieding mei positive gelieding en omkearde cut-off. As in metaal mei in hege wurkfunksje en in healgeleider mei in lege wurkfunksje kontakt foarmje, wurdt in Schottky-barriêre foarme, en de resultearjende junction is in Schottky-junction. It haadmeganisme is wat fergelykber mei de PN-junction, bygelyks mei N-type healgeleiders, as twa materialen kontakt foarmje, sille de elektroanen yn 'e healgeleider troch de ferskillende elektronkonsintraasjes fan 'e twa materialen diffundearje nei de metaalkant. De diffuse elektroanen sammelje har kontinu op oan ien ein fan it metaal, wêrtroch't de oarspronklike elektryske neutraliteit fan it metaal ferneatige wurdt, wêrtroch in ynboude elektrysk fjild fan 'e healgeleider nei it metaal op it kontaktflak ûntstiet, en de elektroanen sille driftje ûnder de aksje fan it ynterne elektryske fjild, en de diffúzje- en driftbeweging fan 'e drager sil tagelyk útfierd wurde, nei in perioade fan tiid om dynamysk lykwicht te berikken, en úteinlik in Schottky-junction te foarmjen. Under ljochtomstannichheden absorbearret it barriêregebiet direkt ljocht en genereart elektron-gatpearen, wylst de fotogenerearre ladingsdragers binnen de PN-oergong troch it diffúzjegebiet moatte om it oergongsgebiet te berikken. Yn ferliking mei de PN-oergong hat de fotodetektor basearre op Schottky-oergong in rapper reaksjesnelheid, en de reaksjesnelheid kin sels it ns-nivo berikke.
Pleatsingstiid: 13 augustus 2024