Fotodetektör cihazı yapısı türü

TürPhotodetector Cihazıyapı
Fotodetektöroptik sinyali elektrik sinyaline dönüştüren bir cihazdır, ‌ yapısı ve çeşitliliği, esas olarak aşağıdaki kategorilere ayrılabilir: ‌
(1) Fotokondüktif fotodetektör
Foto -iletken cihazlar ışığa maruz kaldığında, fotojenere taşıyıcı iletkenliklerini arttırır ve dirençlerini azaltır. Oda sıcaklığında heyecanlı taşıyıcılar, bir elektrik alanının hareketi altında yönlü bir şekilde hareket eder, böylece bir akım üretir. Işık koşulu altında elektronlar uyarılır ve geçiş meydana gelir. Aynı zamanda, bir foto akım oluşturmak için bir elektrik alanının etkisi altında sürüklenirler. Ortaya çıkan fotojenere taşıyıcılar cihazın iletkenliğini arttırır ve böylece direnci azaltır. Foto-iletken fotodetektörler genellikle performansta yüksek kazanç ve büyük yanıt verirler, ancak yüksek frekanslı optik sinyallere yanıt veremezler, bu nedenle tepki hızı yavaştır, bu da fotokondüktif cihazların bazı açılardan uygulanmasını sınırlar.

(2)PN Photodetector
PN fotodetektör, P tipi yarı iletken malzeme ile N tipi yarı iletken malzeme arasındaki temasla oluşturulur. Kontak oluşturulmadan önce, iki malzeme ayrı bir durumdadır. P-tipi yarı iletkendeki Fermi seviyesi değerlik bandının kenarına yakınken, N-tipi yarı iletkendeki Fermi seviyesi iletim bandının kenarına yakındır. Aynı zamanda, iletim bandının kenarındaki N tipi malzemenin Fermi seviyesi, iki malzemenin Fermi seviyesi aynı pozisyonda olana kadar sürekli olarak aşağı doğru kaydırılır. İletim bandı ve değerlik bandının konumunun değişmesine de bandın bükülmesi eşlik ediyor. PN kavşağı dengededir ve düzgün bir Fermi seviyesine sahiptir. Şarj taşıyıcı analizi açısından, P tipi malzemelerdeki yük taşıyıcılarının çoğu deliktir, N-tipi malzemelerdeki yük taşıyıcılarının çoğu elektrondur. İki malzeme temas halindeyken, taşıyıcı konsantrasyonundaki fark nedeniyle, N tipi malzemelerdeki elektronlar P-tipine yayılırken, N tipi malzemelerdeki elektronlar deliklere zıt yönde yayılacaktır. Elektronların ve deliklerin difüzyonu ile bırakılan telafi edilmemiş alan, yerleşik bir elektrik alanı oluşturacaktır ve yerleşik elektrik alanı taşıyıcı kayma eğilimi olacaktır ve yerleşik elektrik alanının oluşumunun, taşıyıcıların difüzyonunu önlediği anlamına gelir ve iki hareketin akışı içindeki pn kavşağının içinde dururken, hem difüzyon ve sürüklenme, bu nedenle, zırhın akışı içindeki akışın içinde hem difüzyon hem de sürüklenme, bu nedenle, zırhın akışı içinde, bu nedenle, zırhın akışı içinde, bu nedenle, zirve akışı içinde, bu nedenle, zirve akışı içinde, bu nedenle, zirve akışı içindeki akışın içindeki pn kavşağının içindedir. İç dinamik denge.
PN kavşağı ışık radyasyonuna maruz kaldığında, fotonun enerjisi taşıyıcıya aktarılır ve fotojenerlenmiş taşıyıcı, yani fotojenere elektron deliği çifti üretilir. Elektrik alanının etkisi altında, elektron ve delik sırasıyla N bölgesine ve P bölgesine kayma ve fotojenere taşıyıcının yönlü kayması foto akım üretir. Bu, PN Junction Photodetector'ın temel prensibidir.

(3)Pin Photodetector
Pim fotodiyot, P tipi bir malzemedir ve I katmanı arasında N tipi bir malzemedir, malzemenin I katmanı genellikle iç veya düşük doping bir malzemedir. Çalışma mekanizması PN ​​kavşağına benzer, pim kavşağı ışık radyasyonuna maruz kaldığında, foton enerjiyi elektrona aktarır, fotojenerleştirilmiş yük taşıyıcıları üretir ve iç elektrik alanı veya dış elektrik alanı, tükenme katmanındaki fotojenerleştirilmiş elektron delik çiftlerini ayırır ve sapan yük taşıyıcıları dış devrede bir akım oluşturur. Katman I tarafından oynanan rol, tükenme katmanının genişliğini genişletmektir ve I katmanı tamamen büyük bir önyargı voltajı altında tükenme tabakası olacak ve üretilen elektron delik çiftleri hızla ayrılacaktır, bu nedenle pin birleşim fotodetektörünün tepki hızı genellikle PN kavşak dedektöründen daha hızlıdır. I katmanının dışındaki taşıyıcılar, difüzyon hareketi yoluyla tükenme tabakası tarafından da bir difüzyon akımı oluşturur. I katmanının kalınlığı genellikle çok incedir ve amacı dedektörün tepki hızını artırmaktır.

(4)APD PhotodetectorÇığ fotodiyotu
MekanizmasıÇığ fotodiyotuPN kavşağına benzer. APD FotodeTector, ağır katkılı PN bağlantısı kullanır, APD algılamasına dayalı çalışma voltajı büyüktür ve büyük bir ters sapma eklendiğinde, APD içinde çarpışma iyonizasyonu ve çığ çarpımı meydana gelir ve dedektörün performansı foto akım artar. APD ters önyargı modundayken, tükenme katmanındaki elektrik alanı çok güçlü olacaktır ve ışık tarafından üretilen fotojenere taşıyıcılar hızla ayrılacak ve elektrik alanının etkisi altında hızlı bir şekilde sürüklenecektir. Bu işlem sırasında elektronların kafese çarpma olasılığı vardır, bu da kafesdeki elektronların iyonize olmasına neden olur. Bu işlem tekrarlanır ve kafesteki iyonize iyonlar da kafes ile çarpışır, bu da APD'deki yük taşıyıcı sayısının artmasına neden olur ve bu da büyük bir akım ile sonuçlanır. APD içindeki bu benzersiz fiziksel mekanizma, APD tabanlı dedektörlerin genellikle hızlı tepki hızı, büyük akım değer kazancı ve yüksek hassasiyet özelliklerine sahip olmasıdır. PN kavşağı ve pim kavşağı ile karşılaştırıldığında, APD, mevcut ışığa duyarlı tüpler arasında en hızlı tepki hızı olan daha hızlı bir tepki hızına sahiptir.

(5) Schottky Junction Photodetector
Schottky Kavşağı Fotodetektörünün temel yapısı, elektriksel özellikleri yukarıda tarif edilen PN kavşağına benzer olan ve pozitif iletim ve ters kesme ile tek yönlü iletkenliğe sahip olan bir Schottky diyottur. Yüksek iş fonksiyonuna sahip bir metal ve düşük çalışma fonksiyonu formu temas eden bir yarı iletken olduğunda, bir Schottky bariyeri oluşur ve ortaya çıkan kavşak bir Schottky kavşağıdır. Ana mekanizma, PN kavşağına biraz benzer, N-tipi yarı iletkenleri örnek olarak alarak, iki malzemenin iki malzemenin farklı elektron konsantrasyonları nedeniyle temas ettiğinde, yarı iletkendeki elektronlar metal tarafa yayılacaktır. Yaygın elektronlar, metalin bir ucunda sürekli olarak birikir, böylece metalin orijinal elektriksel nötrlüğünü yok eder, yarı iletkenden temas yüzeyi üzerindeki metalden yerleşik bir elektrik alanı oluşturur ve elektronlar, taşıyıcının difüzyonu ve sürüklenme hareketi, dynamik denetleme ve sürüklenme hareketi, dynamik bir süre sonra, bir süre sonra bir süre sonra şekillendirilir. Işık koşulları altında, bariyer bölgesi doğrudan ışığı emer ve elektron delik çiftleri üretirken, PN kavşağı içindeki fotojenere taşıyıcıların kavşak bölgesine ulaşmak için difüzyon bölgesinden geçmeleri gerekir. PN kavşağı ile karşılaştırıldığında, Schottky kavşağına dayalı fotodetektör daha hızlı bir tepki hızına sahiptir ve tepki hızı NS seviyesine bile ulaşabilir.