Типфотодетектор җайланмасыструктурасы
Фотодетектороптик сигналны электр сигналына әйләндерә торган җайланма, аның структурасы һәм төрлелеге, нигездә түбәндәге категорияләргә бүленергә мөмкин:
(1) Фотокондуктив фотодетектор
Фотокондуктив җайланмалар яктылыкка эләккәндә, фотогенератор йөртүче үткәрүчәнлеген арттыра һәм каршылыгын киметә. Бүлмә температурасында дулкынланган йөртүчеләр электр кыры хәрәкәте буенча юнәлештә хәрәкәт итәләр, шулай итеп ток чыгаралар. Яктылык шартларында электроннар дулкынланалар һәм күчү була. Шул ук вакытта, алар электр кыры хәрәкәте астында фотокуррент ясыйлар. Нәтиҗә ясалган фотогенератор йөртүчеләр җайланманың үткәрүчәнлеген арттыралар һәм шулай итеп каршылыкны киметәләр. Фотокондуктив фотодетекторлар, гадәттә, югары табышны һәм эштә зур җаваплылыкны күрсәтәләр, ләкин алар югары ешлыктагы оптик сигналларга җавап бирә алмыйлар, шуңа күрә җавап тизлеге әкрен, бу кайбер якларда фотокондуктив җайланмалар куллануны чикли.
(2)PN фотодетектор
PN фотодетекторы P тибындагы ярымүткәргеч материал белән N тибындагы ярымүткәргеч материал арасындагы контактта барлыкка килә. Контакт формалашканчы, ике материал аерым хәлдә. P тибындагы ярымүткәргечтә Ферми дәрәҗәсе валентлык полосасы читенә, N тибындагы ярымүткәргечтә Ферми дәрәҗәсе үткәрү полосасы читенә якын. Шул ук вакытта, үткәргеч полосасы читендәге N тибындагы материалның Ферми дәрәҗәсе өзлексез түбәнгә күчә, ике материалның Ферми дәрәҗәсе бер үк хәлдә булганчы. Condткәргеч полосасы һәм валентлык полосасының позициясен үзгәртү шулай ук төркемнең иелүе белән бергә бара. PN чишелеше тигезлектә һәм бердәм Ферми дәрәҗәсенә ия. Корылма йөртүче анализы ягыннан, P тибындагы материаллардагы корылма йөртүчеләрнең күбесе тишекләр, ә N тибындагы материалларда корылма йөртүчеләрнең күбесе электроннар. Ике материал контактта булганда, ташучы концентрациясенең аермасы аркасында, N тибындагы материаллардагы электроннар P тибына таралырлар, ә N типтагы материаллардагы электроннар тишекләргә каршы якка таралырлар. Электроннар һәм тишекләр диффузиясе белән калдырылган компенсацияләнмәгән мәйдан эчендә урнаштырылган электр кырын барлыкка китерәчәк, һәм урнаштырылган электр кыры йөртүче йөртүен үзгәртәчәк, һәм дрифт юнәлеше диффузия юнәлешенә капма-каршы, димәк, урнаштырылган электр кыры формалашу йөртүчеләрнең диффузиясенә комачаулый, һәм PN кушылмасы эчендә ике төр хәрәкәт балансланганчы, статик ташучы агымы нульгә кадәр диффузия һәм дрифт бар. Эчке динамик баланс.
PN чишелеше яктылык нурланышына эләккәч, фотонның энергиясе ташучыга күчә, һәм фотогенератор йөртүче, ягъни фотогенерацияләнгән электрон тишек парлары барлыкка килә. Электр кыры тәэсирендә электрон һәм тишек N өлкәсенә һәм П өлкәсенә күчә, һәм фотогенератор йөртүченең юнәлешле дрифты фотокуррент тудыра. Бу PN тоташу фотодетекторының төп принцибы.
(3)PIN фотодетектор
Пин фотодиод - I тип арасында P тибындагы материал һәм N тибындагы материал, материалның I катламы, гадәттә, эчке яки аз допинг материалы. Аның эш механизмы PN чишелешенә охшаган, PIN тоташуы яктылык нурланышына эләккәндә, фотон энергияне электронга күчерә, фотогенерацияләнгән корылма йөртүчеләр тудыра, һәм эчке электр кыры яки тышкы электр кыры фотогенерланган электрон тишекне аерачак. тузган катламдагы парлар, һәм корылма йөртүчеләр тышкы схемада ток барлыкка китерәчәк. I катлам уйнаган роль тузган катламның киңлеген киңәйтү, һәм мин катлам тулы көчәнеш астында бетү катламына әйләнәчәкмен, һәм барлыкка килгән электрон тишек парлары тиз аерылачак, шуңа күрә җавап тизлеге PIN тоташу фотодетекторы, гадәттә, PN тоташу детекторына караганда тизрәк. I катламнан читтә йөртүчеләр шулай ук диффузия хәрәкәте аша тузган катлам белән җыелалар, диффузия токын барлыкка китерәләр. I катламның калынлыгы, гадәттә, бик нечкә, һәм аның максаты - детекторның җавап тизлеген яхшырту.
(4)APD фотодетекторкар көчле фотодиод
Механизмыкар көчле фотодиодPN тоташуына охшаган. APD фотодетекторы бик күп кушылган PN чишелешен куллана, APD ачыклауга нигезләнгән эш көчәнеше зур, һәм зур кире якка кушылгач, APD эчендә бәрелешү ионизациясе һәм кар көчлеген арттыру була, һәм детекторның эшләве фотокуррентны арттыра. APD кире як режимда булганда, тузган катламдагы электр кыры бик көчле булачак, һәм яктылык белән барлыкка килгән фотогенератор йөртүчеләр тиз аерылачаклар һәм тиз арада электр кыры хәрәкәтенә керәләр. Бу процесс вакытында электроннар такталарга бәрелү ихтималы бар, һәм бу такталардагы электроннар ионлаштырыла. Бу процесс кабатлана, һәм такталардагы ионлаштырылган ионнар да такталар белән бәрелешәләр, бу APD корылма йөртүчеләр саны артуына китерә, нәтиҗәдә зур ток. APD эчендәге бу уникаль физик механизм, APD нигезендәге детекторлар, гадәттә, тиз җавап тизлеге, зур агым кыйммәте һәм югары сизгерлек үзенчәлекләренә ия. PN тоташуы һәм PIN тоташуы белән чагыштырганда, APD тизрәк җавап тизлегенә ия, бу хәзерге фотосенсив трубалар арасында иң тиз җавап тизлеге.
(5) Шоттки чишелеше фотодетектор
Шоттки чишелешенең фотодетекторының төп структурасы - Шоттки диоды, аның электр характеристикалары югарыда тасвирланган PN чишелешенә охшаган, һәм уңай үткәрү һәм кире кисү белән бер юнәлешле үткәрүчәнлеккә ия. Workгары эш функциясе булган металл һәм түбән эш функциясе булган ярымүткәргеч контакт формасында, Шоттки барьеры барлыкка килә, һәм килеп чыккан чишелеш Шоттки чишелеше. Төп механизм PN кушылмасына берникадәр охшаган, N тибындагы ярымүткәргечләрне мисал итеп алып, ике материал контакт формалашканда, ике материалның төрле электрон концентрацияләре аркасында, ярымүткәргечтәге электроннар металл ягына таралырлар. Таралган электроннар металлның бер очында өзлексез җыелалар, шулай итеп металлның төп электр нейтралитетын җимерәләр, ярымүткәргечтән металлга контакт өслегендә урнаштырылган электр кырын барлыкка китерәләр, һәм электроннар хәрәкәт астында хәрәкәтләнәчәкләр. эчке электр кыры, һәм йөртүченең диффузиясе һәм дрифт хәрәкәте бер үк вакытта, динамик тигезлеккә ирешү өчен, һәм ниһаять, Шоттки чишелешен барлыкка китерәчәк. Яктылык шартларында, барьер өлкәсе яктылыкны турыдан-туры үзләштерә һәм электрон тишекле парлар чыгара, PN чишелеше эчендәге фотогенератор йөртүчеләр диффузия өлкәсе аша узу өлкәсенә үтәргә тиеш. PN чишелеше белән чагыштырганда, Шоттки чишелешенә нигезләнгән фотодетектор тизрәк җавап тизлегенә ия, һәм җавап тизлеге хәтта ns дәрәҗәсенә дә җитә ала.
Пост вакыты: 13-2024 август