ประเภทของอุปกรณ์ Photodetectorโครงสร้าง
เครื่องตรวจจับแสงเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า โครงสร้างและความหลากหลายของมัน สามารถแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ต่อไปนี้เป็นหลัก:
(1) เครื่องตรวจแสงโฟโตคอนดิคชั่น
เมื่ออุปกรณ์โฟโตคอนดิคชั่นสัมผัสกับแสงผู้ให้บริการ photogenerated จะเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าและลดความต้านทาน ผู้ให้บริการตื่นเต้นที่อุณหภูมิห้องเคลื่อนที่ในทิศทางภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าจึงสร้างกระแสไฟฟ้า ภายใต้เงื่อนไขของแสงอิเล็กตรอนตื่นเต้นและมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกันพวกเขาล่องลอยอยู่ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าเพื่อสร้างโฟโตกระแสไฟฟ้า ผู้ให้บริการ photogenerated ที่เกิดขึ้นจะเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของอุปกรณ์และลดความต้านทาน เครื่องตรวจจับแสงโฟโตคอนดิคชั่นมักจะแสดงผลประโยชน์สูงและการตอบสนองที่ดีในประสิทธิภาพ แต่พวกเขาไม่สามารถตอบสนองต่อสัญญาณแสงความถี่สูงดังนั้นความเร็วในการตอบสนองจึงช้าซึ่ง จำกัด การใช้อุปกรณ์โฟโตคอนดิคชั่นในบางแง่มุม
(2)pn photodetector
PN photodetector เกิดจากการสัมผัสระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ P-type และวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ N-type ก่อนที่จะเกิดการติดต่อวัสดุทั้งสองอยู่ในสถานะแยกต่างหาก ระดับ Fermi ในเซมิคอนดักเตอร์ P-type อยู่ใกล้กับขอบของแถบวาเลนซ์ในขณะที่ระดับ Fermi ในเซมิคอนดักเตอร์ N-type อยู่ใกล้กับขอบของแถบการนำ ในเวลาเดียวกันระดับ Fermi ของวัสดุชนิด N ที่ขอบของแถบการนำไฟฟ้าจะถูกเลื่อนลงอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งระดับ Fermi ของวัสดุทั้งสองอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวงดนตรีนำและวงเวเลนซ์ก็มาพร้อมกับการดัดของวง ทางแยก PN อยู่ในสมดุลและมีระดับเฟอร์มิที่สม่ำเสมอ จากแง่มุมของการวิเคราะห์ผู้ให้บริการประจุผู้ให้บริการประจุส่วนใหญ่ในวัสดุประเภท P เป็นหลุมในขณะที่ผู้ให้บริการประจุส่วนใหญ่ในวัสดุประเภท N เป็นอิเล็กตรอน เมื่อวัสดุทั้งสองสัมผัสเนื่องจากความแตกต่างของความเข้มข้นของผู้ให้บริการอิเล็กตรอนในวัสดุชนิด N จะกระจายไปยังชนิด P ในขณะที่อิเล็กตรอนในวัสดุชนิด N จะกระจายไปในทิศทางตรงกันข้ามกับหลุม พื้นที่ที่ไม่ได้รับการชดเชยจากการแพร่กระจายของอิเล็กตรอนและหลุมจะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าในตัวและสนามไฟฟ้าในตัวจะมีแนวโน้มว่าผู้ให้บริการล่องลอยและทิศทางของการดริฟท์นั้นตรงกันข้ามกับทิศทางของการแพร่กระจายซึ่งหมายความว่าการก่อตัวของสนามไฟฟ้าในตัวป้องกันการแพร่กระจายของผู้ให้บริการ ความสมดุลภายในไดนามิก
เมื่อทางแยก PN สัมผัสกับการแผ่รังสีแสงพลังงานของโฟตอนจะถูกถ่ายโอนไปยังผู้ให้บริการและผู้ให้บริการที่มีการถ่ายภาพนั่นคือคู่อิเล็กตรอนที่มีแสงไฟถูกสร้างขึ้น ภายใต้การดำเนินการของสนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนและรูลอยไปยังภูมิภาค N และภูมิภาค P ตามลำดับและทิศทางการดริฟท์ของผู้ให้บริการโฟโตเจนเนอร์สร้างโฟโตเรนท์ นี่คือหลักการพื้นฐานของ pn junction photodetector
(3)pin photodetector
pin photodiode เป็นวัสดุชนิด P และวัสดุชนิด N ระหว่างชั้น I, ชั้นของวัสดุ I เป็นวัสดุที่แท้จริงหรือวัสดุที่มีการใช้สารต่ำ กลไกการทำงานของมันคล้ายกับทางแยก PN เมื่อจุดเชื่อมต่อพินสัมผัสกับการแผ่รังสีแสงโฟตอนจะถ่ายโอนพลังงานไปยังอิเล็กตรอนสร้างตัวพาประจุที่มีแสงและสนามไฟฟ้าภายในหรือสนามไฟฟ้าภายนอกจะแยกคู่อิเล็กตรอน บทบาทที่เล่นโดยเลเยอร์ฉันคือการขยายความกว้างของเลเยอร์การพร่องและชั้นที่ฉันจะกลายเป็นเลเยอร์การพร่องภายใต้แรงดันอคติขนาดใหญ่และคู่อิเล็กตรอนรูอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นจะถูกแยกออกอย่างรวดเร็ว ผู้ให้บริการนอกชั้น I จะถูกรวบรวมโดยเลเยอร์การพร่องผ่านการเคลื่อนที่ของการแพร่กระจายทำให้เกิดกระแสการแพร่กระจาย ความหนาของชั้น I นั้นบางมากและวัตถุประสงค์คือเพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองของเครื่องตรวจจับ
(4)APD PhotoDetectoravalanche photodiode
กลไกของavalanche photodiodeคล้ายกับของ Junction PN APD PhotoDetector ใช้ Junction PN ที่เจืออย่างหนักแรงดันไฟฟ้าในการตรวจจับ APD มีขนาดใหญ่และเมื่อมีการเพิ่มอคติย้อนกลับขนาดใหญ่การชนกันของไอออนไนซ์และการคูณหิมะถล่มจะเกิดขึ้นภายใน APD และประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับจะเพิ่มขึ้น เมื่อ APD อยู่ในโหมดอคติย้อนกลับสนามไฟฟ้าในชั้นพร่องจะแข็งแกร่งมากและผู้ให้บริการ photogenerated ที่สร้างโดยแสงจะถูกแยกออกอย่างรวดเร็วและล่องลอยอย่างรวดเร็วภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า มีความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนจะชนเข้ากับตาข่ายในระหว่างกระบวนการนี้ทำให้อิเล็กตรอนในตาข่ายถูกทำให้เป็นไอออน กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกและไอออนไอออนในตาข่ายก็ชนกับตาข่ายทำให้จำนวนผู้ให้บริการประจุใน APD เพิ่มขึ้นส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ มันเป็นกลไกทางกายภาพที่ไม่เหมือนใครภายใน APD ที่เครื่องตรวจจับที่ใช้ APD โดยทั่วไปมีลักษณะของความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วอัตราขยายปัจจุบันที่มีขนาดใหญ่และความไวสูง เมื่อเปรียบเทียบกับ Junction PN และ PIN Junction APD มีความเร็วในการตอบสนองที่เร็วขึ้นซึ่งเป็นความเร็วการตอบสนองที่เร็วที่สุดในหลอดไฟที่ไวต่อแสงในปัจจุบัน
(5) PhotoDetector ของ Schottky Junction
โครงสร้างพื้นฐานของโฟโต้เจอร์ส Junction ของ Schottky เป็นไดโอด Schottky ซึ่งมีลักษณะทางไฟฟ้าคล้ายกับของทางแยก PN ที่อธิบายไว้ข้างต้นและมีการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวกับการนำไฟฟ้าเชิงบวกและการตัดย้อนกลับ เมื่อโลหะที่มีฟังก์ชั่นการทำงานสูงและเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการสัมผัสกับฟังก์ชั่นการทำงานต่ำการติดต่อแบบฟอร์มการทำงานของ Schottky สิ่งกีดขวางจะเกิดขึ้นและทางแยกที่เกิดขึ้นคือทางแยก Schottky กลไกหลักค่อนข้างคล้ายกับทางแยก PN โดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N-type เป็นตัวอย่างเมื่อวัสดุสองชนิดสัมผัสกับความเข้มข้นของอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันของวัสดุทั้งสองอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์จะกระจายไปทางด้านโลหะ อิเล็กตรอนที่แพร่กระจายจะสะสมอย่างต่อเนื่องที่ปลายด้านหนึ่งของโลหะจึงทำลายความเป็นกลางทางไฟฟ้าดั้งเดิมของโลหะก่อตัวเป็นสนามไฟฟ้าในตัวจากเซมิคอนดักเตอร์ไปยังโลหะบนพื้นผิวสัมผัสและอิเล็กตรอนจะลอยอยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าภายใน ภายใต้สภาวะแสงพื้นที่อุปสรรคจะดูดซับแสงโดยตรงและสร้างคู่อิเล็กตรอนรูในขณะที่ผู้ให้บริการ photogenerated ภายในทางแยก PN จำเป็นต้องผ่านภูมิภาคการแพร่กระจายไปยังบริเวณทางแยก เมื่อเปรียบเทียบกับ Junction PN, PhotoDetector ที่ใช้ Schottky Junction มีความเร็วในการตอบสนองที่เร็วขึ้นและความเร็วในการตอบสนองสามารถถึงระดับ NS ได้
เวลาโพสต์: ส.ค.-13-2024