Uri ngaparato ng photodetectoristraktura
Photodetectoray isang aparato na nagko -convert ng optical signal sa electrical signal, Ang istraktura at iba't -ibang ito, ay maaaring higit na nahahati sa mga sumusunod na kategorya:
(1) Photoconductive photodetector
Kapag ang mga aparatong photoconductive ay nakalantad sa ilaw, ang photogenerated carrier ay nagdaragdag ng kanilang kondaktibiti at binabawasan ang kanilang pagtutol. Ang mga carrier na nasasabik sa temperatura ng silid ay lumipat sa isang direksyon na paraan sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field, sa gayon ay bumubuo ng isang kasalukuyang. Sa ilalim ng kondisyon ng ilaw, ang mga electron ay nasasabik at nangyayari ang paglipat. Kasabay nito, naaanod sila sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field upang makabuo ng isang photocurrent. Ang nagresultang mga photogenerated carriers ay nagdaragdag ng kondaktibiti ng aparato at sa gayon mabawasan ang paglaban. Ang mga photoconductive photodetectors ay karaniwang nagpapakita ng mataas na pakinabang at mahusay na pagtugon sa pagganap, ngunit hindi sila maaaring tumugon sa mga high-frequency optical signal, kaya mabagal ang bilis ng tugon, na nililimitahan ang aplikasyon ng mga aparato ng photoconductive sa ilang mga aspeto.
(2)PN Photodetector
Ang PN photodetector ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng p-type na semiconductor material at n-type na semiconductor material. Bago nabuo ang contact, ang dalawang materyales ay nasa isang hiwalay na estado. Ang antas ng Fermi sa p-type semiconductor ay malapit sa gilid ng valence band, habang ang antas ng Fermi sa N-type semiconductor ay malapit sa gilid ng conduction band. Kasabay nito, ang antas ng Fermi ng n-type na materyal sa gilid ng conduction band ay patuloy na inilipat pababa hanggang sa antas ng Fermi ng dalawang materyales ay nasa parehong posisyon. Ang pagbabago ng posisyon ng conduction band at valence band ay sinamahan din ng baluktot ng banda. Ang PN junction ay nasa balanse at may pantay na antas ng Fermi. Mula sa aspeto ng pagsusuri ng carrier ng singil, ang karamihan sa mga carrier ng singil sa mga materyales na P-type ay mga butas, habang ang karamihan sa mga carrier ng singil sa mga materyales na N-type ay mga electron. Kapag ang dalawang materyales ay nakikipag-ugnay, dahil sa pagkakaiba-iba ng konsentrasyon ng carrier, ang mga electron sa mga materyales na n-type ay magkakalat sa p-type, habang ang mga electron sa mga materyales na n-type ay magkakalat sa kabaligtaran ng direksyon sa mga butas. Ang uncompensated na lugar na naiwan ng pagsasabog ng mga electron at butas ay bubuo ng isang built-in na electric field, at ang built-in na electric field ay mag-trend ng carrier drift, at ang direksyon ng pag-drift ay kabaligtaran lamang sa direksyon ng pagsasabog, na nangangahulugang ang pagbuo ng built-in na electric field ay pinipigilan ang pagsasabog ng mga carrier, at may parehong pagsasabog at pag-drift sa loob ng PN junction hanggang sa ang dalawang uri ng paggalaw ay balanseng, na ang static na carrier na daloy ay si Zero. Panloob na Balanse ng Dynamic.
Kapag ang kantong PN ay nakalantad sa light radiation, ang enerhiya ng photon ay inilipat sa carrier, at ang photogenerated carrier, iyon ay, ang photogenerated electron-hole pares, ay nabuo. Sa ilalim ng pagkilos ng electric field, ang elektron at butas ay naaanod sa rehiyon ng N at rehiyon ng P ayon sa pagkakabanggit, at ang direksyon na naaanod ng photogenerated carrier ay bumubuo ng photocurrent. Ito ang pangunahing prinsipyo ng PN junction photodetector.
(3)Pin photodetector
Ang PIN photodiode ay isang materyal na P-type at n-type na materyal sa pagitan ng layer ng I, ang layer ng I ay karaniwang isang intrinsic o low-doping material. Ang mekanismo ng pagtatrabaho nito ay katulad ng PN junction, kapag ang PIN junction ay nakalantad sa light radiation, ang photon ay naglilipat ng enerhiya sa elektron, na bumubuo ng mga photogenerated carriers, at ang panloob na larangan ng kuryente o ang panlabas na electric field ay maghihiwalay sa mga photogenerated na mga pares ng elektron-hole sa pag-ubos ng layer, at ang mga na-drift na singil ng mga carrier ay bubuo ng isang kasalukuyang sa external circuit. Ang papel na ginagampanan ng layer i ay upang palawakin ang lapad ng layer ng pag-ubos, at ang layer ay ganap kong magiging layer ng pag-ubos sa ilalim ng isang malaking boltahe ng bias, at ang nabuo na mga pares ng elektron-hole ay mabilis na hiwalay, kaya ang bilis ng pagtugon ng pin junction photodetector ay karaniwang mas mabilis kaysa sa PN junction detector. Ang mga carrier sa labas ng layer ng I ay nakolekta din ng layer ng pag -ubos sa pamamagitan ng paggalaw ng pagsasabog, na bumubuo ng isang pagsasabog ng kasalukuyang. Ang kapal ng layer ng I sa pangkalahatan ay napaka manipis, at ang layunin nito ay upang mapabuti ang bilis ng tugon ng detektor.
(4)APD PhotodetectorAvalanche Photodiode
Ang mekanismo ngAvalanche Photodiodeay katulad ng sa PN junction. Ang APD photodetector ay gumagamit ng mabigat na doped PN junction, ang operating boltahe batay sa APD detection ay malaki, at kapag ang isang malaking reverse bias ay idinagdag, ang pagbangga ng ionization at avalanche pagpaparami ay magaganap sa loob ng APD, at ang pagganap ng detektor ay nadagdagan ang photocurrent. Kapag ang APD ay nasa reverse bias mode, ang electric field sa pag -ubos ng layer ay magiging napakalakas, at ang mga photogenerated carriers na nabuo ng ilaw ay mabilis na ihiwalay at mabilis na naaanod sa ilalim ng pagkilos ng larangan ng kuryente. Mayroong isang posibilidad na ang mga electron ay mababalot sa sala -sala sa prosesong ito, na nagiging sanhi ng mga electron sa sala -sala. Ang prosesong ito ay paulit -ulit, at ang mga ionized ion sa sala -sala ay bumangga din sa sala -sala, na nagiging sanhi ng pagtaas ng bilang ng mga carrier sa APD, na nagreresulta sa isang malaking kasalukuyang. Ito ang natatanging pisikal na mekanismo sa loob ng APD na ang mga detektor na nakabase sa APD sa pangkalahatan ay may mga katangian ng mabilis na bilis ng pagtugon, malaking kasalukuyang pakinabang at mataas na pagiging sensitibo. Kung ikukumpara sa PN junction at PIN junction, ang APD ay may mas mabilis na bilis ng pagtugon, na kung saan ay ang pinakamabilis na bilis ng pagtugon sa mga kasalukuyang photosensitive tubes.
(5) Schottky junction photodetector
Ang pangunahing istraktura ng Schottky junction photodetector ay isang schottky diode, na ang mga de-koryenteng katangian ay katulad ng sa PN junction na inilarawan sa itaas, at mayroon itong unidirectional conductivity na may positibong pagpapadaloy at reverse cut-off. Kapag ang isang metal na may isang mataas na pag -andar ng trabaho at isang semiconductor na may isang mababang contact form ng function ng trabaho, nabuo ang isang schottky barrier, at ang nagresultang kantong ay isang Schottky junction. Ang pangunahing mekanismo ay medyo katulad sa PN junction, na kumukuha ng N-type na semiconductors bilang isang halimbawa, kapag ang dalawang materyales ay bumubuo ng contact, dahil sa iba't ibang mga konsentrasyon ng elektron ng dalawang materyales, ang mga electron sa semiconductor ay magkakalat sa gilid ng metal. Ang nagkakalat na mga electron ay patuloy na nag-iipon sa isang dulo ng metal, sa gayon sinisira ang orihinal na neutralidad ng elektrikal ng metal, na bumubuo ng isang built-in na electric field mula sa semiconductor hanggang sa metal sa ibabaw ng contact, at ang mga electron ay naaanod sa ilalim ng pagkilos ng panloob na larangan ng kuryente, at ang pagsasabog ng carrier at pag-agos ng paggalaw ay isinasagawa nang sabay-sabay, pagkatapos ng isang oras ng oras upang maabot ang dynamic na pantay na pantay na pantay na balanse, at sa wakas ay mabuo. Sa ilalim ng mga kondisyon ng ilaw, ang rehiyon ng hadlang ay direktang sumisipsip ng ilaw at bumubuo ng mga pares ng elektron-hole, habang ang mga photogenerated carriers sa loob ng PN junction ay kailangang dumaan sa rehiyon ng pagsasabog upang maabot ang rehiyon ng kantong. Kung ikukumpara sa PN junction, ang photodetector batay sa Schottky junction ay may mas mabilis na bilis ng pagtugon, at ang bilis ng tugon ay maaaring maabot ang antas ng NS.
Oras ng Mag-post: Aug-13-2024