Typ vunphotodetector ApparatStruktur
Fotodetektorass en Apparat dat optesch Signal an elektrescht Signal konvertéiert, seng Struktur a Varietéit, kann haaptsächlech an de folgende Kategorien opgedeelt ginn:
(1) Photoconductive photodetector
Wann fotokonduktiv Geräter u Liicht ausgesat sinn, erhéicht de fotogeneréierten Träger hir Konduktivitéit a reduzéiert hir Resistenz. D'Träger, déi bei Raumtemperatur begeeschtert sinn, beweegen sech op eng Direktiouns Manéier ënner der Handlung vun engem elektresche Feld, sou datt e Stroum generéiert. Ënnert dem Liichtbedingunge ginn d'Elektronen opgereegt an den Iwwergang geschitt. Zur selwechter Zäit dreiwen se ënner der Handlung vun engem elektresche Feld fir e Fotostroum ze bilden. Déi resultéierend photogeneréiert Träger erhéijen d'Konduktivitéit vum Apparat a reduzéieren domat d'Resistenz. Photoconductive photodetectors weisen normalerweis héich Gewënn a grouss Reaktiounsfäegkeet an Leeschtung, mä si kënnen net op héich-Frequenz optesch Signaler reagéieren, sou d'Äntwert Vitesse ass lues, déi d'Applikatioun vun photoconductive Apparater an e puer Aspekter limitéiert.
(2)PN Photodetektor
PN Photodetektor gëtt geformt duerch de Kontakt tëscht P-Typ Hallefleitmaterial an N-Typ Hallefleitmaterial. Ier de Kontakt geformt gëtt, sinn déi zwee Materialien an engem getrennten Zoustand. De Fermi-Niveau am P-Typ Hallefleit ass no beim Rand vun der Valenzband, während de Fermi-Niveau am N-Typ Hallefleiter no beim Rand vun der Leitungsband ass. Zur selwechter Zäit gëtt de Fermi-Niveau vum N-Typ Material um Rand vun der Leedungsband kontinuéierlech no ënnen verréckelt bis de Fermi-Niveau vun deenen zwee Materialien an der selwechter Positioun ass. D'Verännerung vun der Positioun vun der Leedungsband a Valenzband gëtt och vun der Béie vun der Band begleet. D'PN Kräizung ass am Gläichgewiicht an huet eng eenheetlech Fermi Niveau. Aus dem Aspekt vun der Ladungsträger Analyse sinn déi meescht vun de Ladungsträger a P-Typ Materialien Lächer, während déi meescht vun de Ladungsdréier an N-Typ Materialien Elektronen sinn. Wann déi zwee Materialien a Kontakt sinn, wéinst dem Ënnerscheed an der Trägerkonzentratioun, diffusen d'Elektronen an N-Typ Materialien op P-Typ, während d'Elektronen an N-Typ Materialien an der entgéintgesate Richtung zu de Lächer diffusen. D'onkompenséiert Gebitt, déi vun der Diffusioun vun Elektronen a Lächer hannerlooss gëtt, wäert en agebauten elektrescht Feld bilden, an dat agebautent elektrescht Feld wäert d'Trägerdrift tendéieren, an d'Driftrichtung ass just entgéint der Diffusiounsrichtung, dat heescht datt de D'Bildung vum agebaute elektresche Feld verhënnert d'Diffusioun vun den Träger, an et gi souwuel Diffusioun wéi och Drift am PN-Kräizung bis déi zwou Aarte vu Bewegung ausgeglach sinn, sou datt de statesche Trägerfluss null ass. Intern dynamesch Gläichgewiicht.
Wann de PN-Kräizung u Liichtstrahlung ausgesat ass, gëtt d'Energie vum Photon un den Träger transferéiert, an de photogeneréierten Träger, dat heescht dat photogeneréierten Elektronen-Lachpaar, gëtt generéiert. Ënnert der Handlung vum elektresche Feld dréien d'Elektron an d'Lach an d'N-Regioun an d'P-Regioun respektiv, an d'Direktiounsdrift vum photogeneréierten Träger generéiert Fotostroum. Dëst ass de Basisprinzip vum PN Kräizung Photodetektor.
(3)PIN photodetector
Pin Photodiode ass e P-Typ Material an N-Typ Material tëscht der I Schicht, d'I Schicht vum Material ass allgemeng en intrinsescht oder niddereg Dopingmaterial. Säin Aarbechtsmechanismus ass ähnlech wéi de PN-Kräizung, wann de PIN-Kräizung u Liichtstrahlung ausgesat ass, iwwerdréit de Photon Energie un den Elektron, generéiert photogeneréiert Ladungsträger, an dat internt elektrescht Feld oder dat externt elektrescht Feld trennt dat fotogeneréiert Elektron-Lach. Pairen an der Ausarmschicht, an déi drifted Ladungsdréier bilden e Stroum am externe Circuit. D'Roll déi vun der Schicht I gespillt gëtt ass d'Breet vun der Verarmungsschicht auszebauen, an d'Schicht I wäert komplett d'Verarmungsschicht ënner enger grousser Biasspannung ginn, an déi generéiert Elektronen-Lach-Paren wäerte séier getrennt ginn, sou datt d'Äntwertgeschwindegkeet vun der PIN Kräizung Photodetektor ass allgemeng méi séier wéi dee vum PN Kräizung Detektor. Träger ausserhalb vun der I-Schicht ginn och vun der Verarmungsschicht duerch Diffusiounsbewegung gesammelt, a bilden en Diffusiounsstroum. D'Dicke vun der I Schicht ass allgemeng ganz dënn, a säin Zweck ass d'Reaktiounsgeschwindegkeet vum Detektor ze verbesseren.
(4)APD PhotodetektorLawine Photodiode
De Mechanismus vunLawine Photodiodeass ähnlech wéi dee vum PN Kräizung. APD photodetector benotzt schwéier dotéiert PN Kräizung, Betribssystemer Volt baséiert op APD Detectioun ass grouss, a wann eng grouss ëmgedréint Bias dobäi ass, Kollisioun ionization an Lawine Multiplikatioun bannen APD geschéien, an der Leeschtung vun der detektéieren photocurrent erhéicht. Wann APD am ëmgedréint Bias Modus ass, wäert d'elektrescht Feld an der Depletioun Schicht ganz staark sinn, an déi photogeneréiert Träger, déi vum Liicht generéiert ginn, gi séier getrennt a séier ënner der Handlung vum elektresche Feld dréien. Et gëtt eng Wahrscheinlechkeet datt Elektronen während dësem Prozess an d'Gitter stinn, wouduerch d'Elektronen am Gitter ioniséiert ginn. Dëse Prozess gëtt widderholl, an déi ioniséiert Ionen am Gitter kollidéieren och mam Gitter, wouduerch d'Zuel vun de Ladungsträger an der APD eropgeet, wat zu engem grousse Stroum resultéiert. Et ass dësen eenzegaartege kierperleche Mechanismus bannent APD datt APD-baséiert Detektoren allgemeng d'Charakteristike vu schnelle Reaktiounsgeschwindegkeet, grousse Stroumwäertgewënn an héijer Empfindlechkeet hunn. Am Verglach mam PN-Kräizung a PIN-Kräizung huet APD eng méi séier Äntwertgeschwindegkeet, wat déi schnellsten Äntwertgeschwindegkeet ënner den aktuellen fotosensiblen Réier ass.
(5) Schottky Kräizung Photodetektor
D'Basisstruktur vum Schottky-Kräizungs-Fotodetektor ass eng Schottky-Diode, där hir elektresch Charakteristiken ähnlech sinn wéi déi vum PN-Kräizung hei uewen beschriwwen, an et huet unidirektional Konduktivitéit mat positiver Leedung a Réckschnëtt. Wann e Metall mat enger héijer Aarbechtsfunktioun an engem Halbleiter mat enger niddereger Aarbechtsfunktioun Kontakt formt, gëtt eng Schottky Barrière geformt, an déi resultéierend Kräizung ass e Schottky Kräizung. Den Haaptmechanismus ass e bëssen ähnlech wéi d'PN-Kräizung, andeems d'N-Typ Halbleiteren als Beispill huelen, wann zwee Materialien Kontakt bilden, wéinst de verschiddenen Elektronenkonzentratioune vun deenen zwee Materialien, wäerten d'Elektronen am Hallefleit op d'Metallsäit diffusen. D'diffuséiert Elektronen accumuléieren kontinuéierlech op engem Enn vum Metall, sou datt d'ursprénglech elektresch Neutralitéit vum Metall zerstéiert gëtt, en agebaute elektresche Feld vum Hallefleiter op d'Metall op der Kontaktfläche bilden, an d'Elektronen dreiwen ënner der Handlung vun der internt elektrescht Feld, an d'Diffusioun an d'Driftbewegung vum Carrier gëtt gläichzäiteg duerchgefouert, no enger Zäit fir dynamesch Gläichgewiicht z'erreechen, a schliisslech e Schottky Kräizung bilden. Ënner Liichtbedéngungen absorbéiert d'Barriärregioun direkt Liicht a generéiert Elektronen-Lach-Paren, während déi photogeneréiert Träger bannent der PN-Kräizung duerch d'Diffusiounsregioun musse passéieren fir d'Kräizungsregioun z'erreechen. Am Verglach mam PN Kräizung huet de Fotodetektor baséiert op Schottky Kräizung eng méi séier Äntwertgeschwindegkeet, an d'Äntwertgeschwindegkeet kann souguer ns Niveau erreechen.
Post Zäit: Aug-13-2024