Fotodetektor enjamynyň gurluşynyň görnüşi

Görnüşifotodetektor enjamygurluşy
Fotodetektoroptiki signaly elektrik signalyna öwürýän enjam, gurluşy we dürlüligi, esasan aşakdaky kategoriýalara bölünip bilner: ‌
(1) Fotokonduktiw fotodetektor
Fotokonduktiw enjamlar ýagtylyga sezewar bolanda, fotogenerasiýa göterijisi geçirijiligini ýokarlandyrýar we garşylygyny peseldýär. Otag otagynyň temperaturasynda tolgunýan göterijiler elektrik meýdanynyň hereketi bilen ugurly hereket edýärler we şeýlelik bilen tok döredýärler. Lightagtylyk ýagdaýynda elektronlar tolgunýarlar we geçiş bolýar. Şol bir wagtyň özünde fotokurrent emele getirmek üçin elektrik meýdanynyň hereketi bilen süýşýärler. Alnan fotogenerirlenen göterijiler enjamyň geçirijiligini ýokarlandyrýar we şeýlelik bilen garşylygy peseldýär. Fotokonduktiw fotodetektorlar, adatça ýokary öndürijiligi we öndürijilikde uly duýgurlygy görkezýärler, ýöne ýokary ýygylykly optiki signallara jogap berip bilmeýärler, şonuň üçin fotokonduktiw enjamlaryň käbir ugurlarda ulanylmagyny çäklendirýän ses tizligi haýal.

(2)PN fotodetektor
PN fotodetektor P görnüşli ýarymgeçiriji material bilen N görnüşli ýarymgeçiriji materialyň arasyndaky baglanyşyk arkaly emele gelýär. Aragatnaşyk gurulmazdan ozal iki material aýratyn ýagdaýda. P görnüşli ýarymgeçirijidäki Fermi derejesi walent zolagynyň gyrasyna, N görnüşli ýarymgeçirijidäki Fermi derejesi bolsa geçiriji zolagyň gyrasyna ýakyn. Şol bir wagtyň özünde, geçiriji zolagyň gyrasyndaky N görnüşli materialyň Fermi derejesi, iki materialyň Fermi derejesi birmeňzeş bolýança yzygiderli aşaklygyna süýşýär. Geçiriji zolagyň we walent zolagynyň ýagdaýynyň üýtgemegi hem toparyň egilmegi bilen bilelikde bolýar. PN çatrygy deňagramlylykda we birmeňzeş Fermi derejesine eýe. Zarýad göterijiniň derňewi nukdaýnazaryndan, P görnüşli materiallardaky zarýad göterijileriň köpüsi deşikler, N görnüşli materiallardaky zarýad göterijileriň köpüsi elektronlar. Iki material kontaktda bolanda, daşaýjy konsentrasiýasynyň tapawudy sebäpli N görnüşli materiallardaky elektronlar P görnüşine ýaýraýar, N görnüşli materiallardaky elektronlar bolsa ters tarapa deşiklere ýaýraýar. Elektronlaryň we deşikleriň ýaýramagyndan galan kompensasiýa edilmedik meýdan içerki elektrik meýdanyny emele getirer we gurlan elektrik meýdany daşaýjy süýşmäni meýilleşdirer we süýşmegiň ugry diffuziýanyň ugruna ters gelýär, bu bolsa Gurlan elektrik meýdanynyň emele gelmegi daşaýjylaryň ýaýramagynyň öňüni alýar we iki görnüşli hereket deňagramly bolýança statiki göterijiniň akymy nola deň bolýança PN çatrygynda diffuziýa we süýşme bar. Içerki dinamiki deňagramlylyk.
PN çatrygy ýagty şöhlelenmä sezewar bolanda, fotonyň energiýasy daşaýja geçirilýär we fotogenerirlenen daşaýjy, ýagny fotogenerirlenen elektron deşik jübüti emele gelýär. Elektrik meýdanynyň täsiri astynda elektron we deşik degişlilikde N sebtine we P sebtine süýşýär we fotogenerasiýa göterijiniň ugrukdyrylyşy fotokurrent döredýär. Bu PN birikmesiniň fotodetektorynyň esasy ýörelgesidir.

(3)PIN fotodetektor
Pin fotodiod I gatlagyň arasynda P görnüşli material we N görnüşli material, materialyň I gatlagy adatça içerki ýa-da pes doply materialdyr. Işleýiş mehanizmi PN birikmesine meňzeýär, PIN birikmesi ýagty şöhlelenmä sezewar bolanda, foton energiýany elektronlara geçirýär, fotogenerirlenen zarýad göterijileri döredýär we içerki elektrik meýdany ýa-da daşarky elektrik meýdany fotogenerasiýa edilen elektron deşigini bölýär. tükenmek gatlagynda jübütler we süýşürilen zarýad göterijiler daşarky zynjyrda tok emele getirer. I gatlagyň ýerine ýetiren roly, tükenýän gatlagyň giňligini giňeltmekdir we uly gatlak naprýa undereniýesinde aşgar gatlagyna öwrülerin we döredilen elektron deşik jübütleri çalt bölüner, şonuň üçin jogap tizligi PIN çatryk fotodetektory, adatça, PN çatryk detektoryndan has çalt. I gatlagyň daşyndaky daşaýjylar hem diffuziýa hereketi arkaly dargamak gatlagy tarapyndan ýygnalyp, diffuziýa tokyny emele getirýärler. I gatlagyň galyňlygy, umuman, gaty inçe we maksady detektoryň jogap tizligini ýokarlandyrmak.

(4)APD fotodetektorgöç fotodiod
Mehanizmigöç fotodiodPN çatrygyna meňzeýär. APD fotodetektor agyr doply PN birikmesini ulanýar, APD kesgitlemesine esaslanýan iş naprýa .eniýesi uludyr we uly ters tarap goşulsa, APD-iň içinde çaknyşma ionlaşmagy we göç köpelmegi ýüze çykar we detektoryň işleýşi fotokurrent ýokarlanýar. APD tersine ikitaraplaýyn re inimde bolanda, tükenýän gatlakdaky elektrik meýdany gaty güýçli bolar we ýagtylygyň netijesinde döredilen fotogenerirlenen göterijiler çalt bölüner we elektrik meýdanynyň täsiri astynda çalt süýşer. Bu prosesiň dowamynda elektronlaryň panjara çümüp, panjardaky elektronlaryň ionlaşmagyna sebäp bolmagy ähtimal. Bu amal gaýtalanýar we panjardaky ionlaşdyrylan ionlar hem panjara bilen çaknyşýar, bu bolsa APD-de zarýad göterijileriň sanynyň köpelmegine we uly tok döremegine sebäp bolýar. APD-iň içindäki bu özboluşly fiziki mehanizm, APD esasly detektorlar, adatça, çalt jogap tizliginiň, uly tok gymmatynyň ýokarlanmagy we ýokary duýgurlyk aýratynlyklaryna eýe. PN çatrygy we PIN birikmesi bilen deňeşdirilende, APD has çalt seslenme tizligine eýe bolup, häzirki fotosensiw turbalaryň arasynda iň çalt jogap tizligi.


(5) Şottki çatrygy fotodetektor
Şottki çatrygynyň fotodetektorynyň esasy gurluşy, elektrik aýratynlyklary ýokarda beýan edilen PN birikmesine meňzeş we polo positiveitel geçiriji we ters kesiş bilen bir taraplaýyn geçirijilige eýe bolan Şottki diodydyr. Workokary iş funksiýasy bolan metal we pes iş funksiýasy bolan ýarymgeçiriji kontakt emele gelende, Schottky päsgelçiligi emele gelýär we netijede Şottki çatrygy bolýar. Esasy mehanizm, N görnüşli ýarymgeçirijileri mysal hökmünde alyp, PN birikmesine birneme meňzeýär, iki material kontakt emele gelende, iki materialyň dürli elektron konsentrasiýalary sebäpli ýarymgeçirijidäki elektronlar demir tarapa ýaýraýar. Paýlanan elektronlar metalyň bir ujunda yzygiderli ýygnanýar, şeýlelik bilen metalyň asyl elektrik bitaraplygyny ýok edýär, ýarymgeçirijiden kontakt üstündäki metala çenli gurlan elektrik meýdanyny emele getirýär we elektronlar hereketiň astynda süýşerler içerki elektrik meýdany we daşaýjynyň diffuziýasy we süýşmegi hereketi, dinamiki deňagramlylyga ýetmek üçin belli bir wagtdan soň we ahyrynda Şottki çatrygyny emele getirer. Lightagtylyk şertlerinde päsgelçilik sebiti ýagtylygy gönüden-göni siňdirýär we elektron deşik jübütlerini döredýär, PN çatrygyndaky fotogenerirlenen göterijiler bolsa çatryk sebtine ýetmek üçin diffuziýa sebitinden geçmeli. PN çatrygy bilen deňeşdirilende, Şottki çatrygyndaky fotodetektor has çalt jogap tizligine eýe we jogap tizligi hatda ns derejesine hem ýetip biler.


Iş wagty: Awgust-13-2024