Lloj ipajisje fotodetektorstrukturë
Fotodetektorështë një pajisje që shndërron sinjalin optik në sinjal elektrik, Struktura dhe shumëllojshmëria e tij, mund të ndahet kryesisht në kategoritë e mëposhtme:
(1) fotodetektor fotokonduktiv
Kur pajisjet fotokonduktive janë të ekspozuara ndaj dritës, bartësi i fotogjeneruar rrit përçueshmërinë e tyre dhe zvogëlon rezistencën e tyre. Transportuesit e ngazëllyer në temperaturën e dhomës lëvizin në një mënyrë të drejtuar nën veprimin e një fushe elektrike, duke gjeneruar kështu një rrymë. Nën gjendjen e dritës, elektronet janë të ngazëllyer dhe ndodh tranzicioni. Në të njëjtën kohë, ata zhvendosen nën veprimin e një fushe elektrike për të formuar një fotokurrent. Transportuesit e fotogjeneruar që rezultojnë rrisin përcjellshmërinë e pajisjes dhe kështu zvogëlojnë rezistencën. Photodetectors fotokonduktive zakonisht tregojnë fitim të lartë dhe reagim të madh në performancë, por ato nuk mund t'i përgjigjen sinjaleve optike me frekuencë të lartë, kështu që shpejtësia e përgjigjes është e ngadaltë, gjë që kufizon aplikimin e pajisjeve fotokonduktive në disa aspekte.
(2)PN fotodetektor
PN Photodetector formohet nga kontakti midis materialit gjysmëpërçues të tipit P dhe materialit gjysmëpërçues të tipit N. Para se të formohet kontakti, të dy materialet janë në një gjendje të veçantë. Niveli Fermi në gjysmëpërçuesin e tipit P është afër skajit të brezit të valencës, ndërsa niveli i Fermi në gjysmëpërçuesin e tipit N është afër skajit të brezit të përçimit. Në të njëjtën kohë, niveli Fermi i materialit të tipit N në buzë të brezit të përcjelljes zhvendoset vazhdimisht poshtë derisa niveli Fermi i dy materialeve të jetë në të njëjtin pozicion. Ndryshimi i pozicionit të brezit të përcjelljes dhe bandës së valencës shoqërohet gjithashtu me lakimin e grupit. Kryqëzimi PN është në ekuilibër dhe ka një nivel uniform Fermi. Nga aspekti i analizës së transportuesit të ngarkimit, shumica e transportuesve të ngarkimit në materialet e tipit P janë vrima, ndërsa shumica e transportuesve të ngarkimit në materialet e tipit N janë elektrone. Kur të dy materialet janë në kontakt, për shkak të ndryshimit në përqendrimin e transportuesit, elektronet në materialet e tipit N do të shpërndahen në P-Type, ndërsa elektronet në materialet e tipit N do të shpërndahen në drejtimin e kundërt me vrimat. Zona e pakompensuar e lënë nga shpërndarja e elektroneve dhe vrimave do të formojë një fushë elektrike të integruar, dhe fusha elektrike e integruar do të trendojë lëvizjen e bartësit, dhe drejtimi i driftit është pikërisht i kundërt me drejtimin e difuzionit, që do të thotë se formimi i fushës elektrike të integruar të integruar parandalon shpërndarjen e transportuesve, dhe ka të dy difuzionin dhe lëvizjen brenda kryqëzimit PN deri në dy llojet e lëvizjes së lëvizjes, kështu që fluksi i transportuesit statik është zero. Bilanci dinamik i brendshëm.
Kur kryqëzimi PN është i ekspozuar ndaj rrezatimit të dritës, energjia e fotonit transferohet në transportues, dhe gjenerohet transportuesi i fotogjeneruar, domethënë, çifti i vrimës elektronike të fotogjeneruar. Nën veprimin e fushës elektrike, elektroni dhe vrima zhvendoset në rajonin N dhe rajoni P respektivisht, dhe zhvendosja e drejtimit të transportuesit të fotogjeneruar gjeneron fotokurrent. Ky është parimi themelor i fotodetektorit të kryqëzimit PN.
(3)Pin fotodetektor
Photodiode PIN është një material i tipit P dhe materiali i tipit N midis shtresës I, shtresa I e materialit është përgjithësisht një material i brendshëm ose me doping të ulët. Mekanizmi i tij i punës është i ngjashëm me kryqëzimin PN, kur kryqëzimi i pinit është i ekspozuar ndaj rrezatimit të dritës, fotoni transferon energjinë në elektron, duke gjeneruar transportues të ngarkuar me fotogjenerues, dhe fusha elektrike e brendshme ose fusha elektrike e jashtme do të ndajë çiftet e elektroneve të fotogjeneruar në shtresën e varfërimit, dhe transportuesit e ngarkuar me ngarkesë të pikturuar një rrymë në qarkun e jashtëm. Roli i luajtur nga Layer I është të zgjerojë gjerësinë e shtresës së varfërimit, dhe shtresa që unë do të bëhem plotësisht shtresa e varfërimit nën një tension të madh paragjykimi, dhe çiftet e gjeneruara të vrimave të elektroneve do të ndahen shpejt, kështu që shpejtësia e përgjigjes së fotodetektorit të kryqëzimit PIN është përgjithësisht më i shpejtë se ai i detektorit të kryqëzimit PN. Transportuesit jashtë shtresës I mblidhen gjithashtu nga shtresa e varfërimit përmes lëvizjes së difuzionit, duke formuar një rrymë difuzioni. Trashësia e shtresës I është përgjithësisht shumë e hollë, dhe qëllimi i saj është të përmirësojë shpejtësinë e përgjigjes së detektorit.
(4)Fotodetektor APDfotodioda e ortekut
Mekanizmi ifotodioda e ortekutështë e ngjashme me atë të kryqëzimit PN. Fotodetektori APD përdor kryqëzim PN të dopeduar shumë, tensioni i funksionimit i bazuar në zbulimin e APD është i madh, dhe kur shtohet një paragjykim i madh i kundërt, jonizimi i përplasjes dhe shumëzimi i ortekut do të ndodhë brenda APD, dhe performanca e detektorit është rritur fotokurrente. Kur APD është në modalitetin e paragjykimit të kundërt, fusha elektrike në shtresën e varfërimit do të jetë shumë e fortë, dhe transportuesit e fotogjeneruar të gjeneruar nga drita do të ndahen shpejt dhe do të zhvendosen shpejt nën veprimin e fushës elektrike. Ekziston një probabilitet që elektronet të përplasen në grilë gjatë këtij procesi, duke bërë që elektronet në grilë të jonizohen. Ky proces përsëritet, dhe jonet e jonizuara në grilë gjithashtu përplasen me grilë, duke bërë që numri i transportuesve të ngarkesave në APD të rritet, duke rezultuar në një rrymë të madhe. Thisshtë ky mekanizëm unik fizik brenda APD që detektorët me bazë APD në përgjithësi kanë karakteristikat e shpejtësisë së shpejtë të përgjigjes, fitimit të madh të vlerës aktuale dhe ndjeshmërisë së lartë. Krahasuar me kryqëzimin PN dhe kryqëzimin PIN, APD ka një shpejtësi më të shpejtë të përgjigjes, e cila është shpejtësia më e shpejtë e përgjigjes midis tubave aktualë fotosensitivë.
(5) Fotodetektori i kryqëzimit Schottky
Struktura themelore e fotodetektorit të kryqëzimit Schottky është një diodë Schottky, karakteristikat elektrike të së cilës janë të ngjashme me ato të kryqëzimit PN të përshkruar më lart, dhe ka përçueshmëri të njëanshme me përcjellje pozitive dhe prerje të kundërt. Kur një metal me një funksion të lartë pune dhe një gjysmëpërçues me një kontakt të ulët të funksionit të punës, formohet një pengesë Schottky, dhe kryqëzimi që rezulton është një kryqëzim Schottky. Mekanizmi kryesor është disi i ngjashëm me kryqëzimin PN, duke marrë gjysmëpërçuesit e tipit N si shembull, kur dy materiale formojnë kontakt, për shkak të përqendrimeve të ndryshme të elektroneve të dy materialeve, elektronet në gjysmëpërçues do të shpërndahen në anën metalike. Elektronet e shpërndara grumbullohen vazhdimisht në një skaj të metalit, duke shkatërruar kështu neutralitetin elektrik origjinal të metalit, duke formuar një fushë elektrike të integruar nga gjysmëpërçuesi në metal në sipërfaqen e kontaktit, dhe elektronet do të zhvendosen nën veprimin e fushës së brendshme elektrike, dhe lëvizja e transportuesit dhe lëvizja e driftit do të kryhet në të njëjtën kohë, pas një periudhe kohore për të arritur ekuilibrin e dinamikës, dhe më në fund të formës së skelës. Në kushte të dritës, rajoni i barrierës thith drejtpërdrejt dritën dhe gjeneron çifte me vrima elektronike, ndërsa transportuesit e fotogjeneruar brenda kryqëzimit PN duhet të kalojnë nëpër rajonin e difuzionit për të arritur në rajonin e kryqëzimit. Krahasuar me kryqëzimin PN, fotodetektori i bazuar në kryqëzimin Schottky ka një shpejtësi më të shpejtë të përgjigjes, dhe shpejtësia e përgjigjes madje mund të arrijë nivelin e NS.
Koha e postimit: Gusht-13-2024