Tipe fotodetektorstruktuur

Tipe vanFotodetektorapparaatstruktuur
Fotodetektoris 'n toestel wat optiese sein omskakel in elektriese sein, ‌ die struktuur en verskeidenheid daarvan, ‌ kan hoofsaaklik in die volgende kategorieë verdeel word: ‌
(1) Fotokonduktiewe fotodetektor
Wanneer fotokonduktiewe toestelle aan lig blootgestel word, verhoog die gefotogenereerde draer hul geleidingsvermoë en verminder hulle weerstand. Die draers wat by kamertemperatuur opgewonde is, beweeg op 'n rigtinggewende manier onder die werking van 'n elektriese veld en genereer dus 'n stroom. Onder die toestand van die lig is elektrone opgewonde en plaas dit plaas. Terselfdertyd dryf hulle onder die werking van 'n elektriese veld om 'n fotostroom te vorm. Die gevolglike gefotogenereerde draers verhoog die geleidingsvermoë van die apparaat en verminder sodoende die weerstand. Fotokonduktiewe fotodetektore toon gewoonlik 'n hoë wins en 'n groot reaksie in die werkverrigting, maar hulle kan nie reageer op optiese seine met 'n hoë frekwensie nie, dus is die reaksiesnelheid stadig, wat die toepassing van fotokonduktiewe toestelle in sommige aspekte beperk.

(2)PN fotodetektor
PN-fotodetektor word gevorm deur die kontak tussen P-tipe halfgeleiermateriaal en N-tipe halfgeleiermateriaal. Voordat die kontak gevorm word, is die twee materiaal in 'n aparte toestand. Die Fermi-vlak in P-tipe halfgeleier is naby die rand van die valensband, terwyl die Fermi-vlak in die N-tipe halfgeleier naby die rand van die geleidingsband is. Terselfdertyd word die Fermi-vlak van die N-tipe materiaal aan die rand van die geleidingsband voortdurend na onder geskuif totdat die Fermi-vlak van die twee materiale in dieselfde posisie is. Die verandering van die posisie van geleidingsband en valensieband gaan ook gepaard met die buiging van die band. Die PN -aansluiting is in ewewig en het 'n eenvormige Fermi -vlak. Uit die aspek van die analise van ladingsdraers is die meeste ladingsdraers in P-tipe materiale gate, terwyl die meeste ladingsdraers in N-tipe materiale elektrone is. As die twee materiale in kontak is, as gevolg van die verskil in draerkonsentrasie, sal die elektrone in N-tipe materiale na P-tipe diffundeer, terwyl die elektrone in N-tipe materiale in die teenoorgestelde rigting van die gate diffundeer. Die ongekompenseerde oppervlakte wat deur die verspreiding van elektrone en gate gelaat word, vorm 'n ingeboude elektriese veld, en die ingeboude elektriese veld sal die dryfverskaffer neig, en die rigting van die drywing is net teenoor die diffusierigting, wat beteken dat die vorming van die ingeboude elektriese veld die verspreiding van draers voorkom, en daar is beide diffusie en drywing binne die pn-aansluiting totdat die twee soorte van beweging is, so is die statiese vaartvloei. Interne dinamiese balans.
As die PN-aansluiting aan ligstraling blootgestel word, word die energie van die foton na die draer oorgedra, en die gefotogenereerde draer, dit wil sê die gefotogenereerde elektrongatpaar, word gegenereer. Onder die werking van die elektriese veld dryf die elektron en die gat na die N -streek en die P -streek onderskeidelik, en die rigtinggewende dryf van die fotogenereerde draer genereer fotostroom. Dit is die basiese beginsel van die PN -aansluiting fotodetektor.

(3)PIN -fotodetektor
Pin-fotodiode is 'n P-tipe materiaal en N-tipe materiaal tussen die I-laag, die I-laag van die materiaal is oor die algemeen 'n intrinsieke of lae-dopingmateriaal. Die werkmeganisme is soortgelyk aan die PN-aansluiting, wanneer die penverbinding aan ligstraling blootgestel word, die foton energie na die elektron oordra, wat gefotogenereerde ladingsdraers opwek, en die interne elektriese veld of die eksterne elektriese veld sal die gefotogenereerde elektrongatpare skei, en die drywing van die ladingsdraers vorm 'n stroom in die eksterne stroombaan. Die rol wat deur laag I gespeel word, is om die breedte van die uitputtingslaag uit te brei, en die laag ek sal die uitputtingslaag onder 'n groot voorspanning word, en die gegenereerde elektrongatpare sal vinnig geskei word, dus is die reaksiesnelheid van die pin-aansluiting fotodetektor oor die algemeen vinniger as dié van die PN-aansluiting. Draers buite die I -laag word ook deur die uitputtingslaag versamel deur diffusiebeweging, wat 'n diffusiestroom vorm. Die dikte van die I -laag is oor die algemeen baie dun, en die doel daarvan is om die reaksiesnelheid van die detektor te verbeter.

(4)APD fotodetektorAvalanche Photodiode
Die meganisme vanAvalanche Photodiodeis soortgelyk aan dié van PN -aansluiting. APD -fotodetektor gebruik baie gedoteerde PN -aansluiting, die werkspanning gebaseer op APD -opsporing is groot, en wanneer 'n groot omgekeerde vooroordeel bygevoeg word, sal botsingsionisering en lawine -vermenigvuldiging binne APD voorkom, en die werkverrigting van die detektor is verhoogde fotosurrent. As APD in die omgekeerde vooroordeelmodus is, sal die elektriese veld in die uitputtingslaag baie sterk wees, en die gefotogenereerde draers wat deur lig opgewek word, sal vinnig geskei word en vinnig onder die werking van die elektriese veld dryf. Daar is 'n waarskynlikheid dat elektrone tydens hierdie proses die rooster sal stamp, wat veroorsaak dat die elektrone in die rooster geïoniseer word. Hierdie proses word herhaal, en die geïoniseerde ione in die rooster bots ook met die rooster, wat veroorsaak dat die aantal ladingsdraers in die APD toeneem, wat lei tot 'n groot stroom. Dit is hierdie unieke fisiese meganisme binne APD dat APD-gebaseerde detektore oor die algemeen die kenmerke van vinnige reaksiesnelheid, groot stroomwaarde en hoë sensitiwiteit het. In vergelyking met PN -aansluiting en PIN -aansluiting, het APD 'n vinniger reaksiesnelheid, wat die vinnigste reaksiesnelheid is onder die huidige fotosensitiewe buise.

(5) Schottky Junction Photodetector
Die basiese struktuur van die Schottky Junction-fotodetektor is 'n Schottky-diode, waarvan die elektriese eienskappe soortgelyk is aan dié van die PN-aansluiting hierbo beskryf, en dit het eenrigting geleidingsvermoë met positiewe geleiding en omgekeerde afsnyding. Wanneer 'n metaal met 'n hoë werkfunksie en 'n halfgeleier met 'n lae werkfunksie -kontak, word 'n Schottky -versperring gevorm, en die gevolglike aansluiting is 'n Schottky -aansluiting. Die belangrikste meganisme is ietwat soortgelyk aan die PN-aansluiting, en neem N-tipe halfgeleiers as voorbeeld, as twee materiale kontak vorm, as gevolg van die verskillende elektronkonsentrasies van die twee materiale, sal die elektrone in die halfgeleier na die metaalkant diffundeer. Die verspreide elektrone versamel voortdurend aan die een kant van die metaal, en vernietig sodoende die oorspronklike elektriese neutraliteit van die metaal, en vorm 'n ingeboude elektriese veld van die halfgeleier na die metaal op die kontakoppervlak, en die elektrone sal onder die werking van die interne elektriese veld dryf, en die draer se diffusie en dryfbeweging sal gelyktydig uitgevoer word, na 'n periode van tyd tot dinamiese vlak, en na 'n periode van tyd tot dinamiese vorm, en na 'n periode van tyd tot tyd tot tyd om te bereik. Onder ligomstandighede absorbeer die versperringsgebied lig en genereer dit elektrongatpare, terwyl die gefotogeneerde draers in die PN-aansluiting deur die verspreidingsgebied moet gaan om die aansluitingsgebied te bereik. In vergelyking met PN -aansluiting, het die fotodetektor gebaseer op Schottky Junction 'n vinniger reaksiesnelheid, en die reaksiesnelheid kan selfs NS -vlak bereik.