Type fotodetector -apparaatstructuur

Type vanFotodetector -apparaatstructuur
Fotodetectoris een apparaat dat optisch signaal omzet in elektrisch signaal, ‌ de structuur en variëteit, ‌ kan voornamelijk worden verdeeld in de volgende categorieën: ‌
(1) fotogeleidende fotodetector
Wanneer fotogeleidende apparaten worden blootgesteld aan licht, verhoogt de fotogenereerde drager hun geleidbaarheid en vermindert hun weerstand. De dragers opgewonden bij kamertemperatuur bewegen op een directionele manier onder de werking van een elektrisch veld, waardoor een stroom wordt gegenereerd. Onder de staat van het licht zijn elektronen opgewonden en treedt overgang op. Tegelijkertijd drijven ze onder de actie van een elektrisch veld af om een ​​fotostroom te vormen. De resulterende fotogenereerde dragers verhogen de geleidbaarheid van het apparaat en verminderen dus de weerstand. Fotoconductieve fotodetectoren vertonen meestal een hoge versterking en een grote responsiviteit in de prestaties, maar ze kunnen niet reageren op hoogfrequente optische signalen, dus de responssnelheid is langzaam, wat de toepassing van fotogeleidende apparaten in sommige aspecten beperkt.

(2)PN -fotodetector
PN-fotodetector wordt gevormd door het contact tussen P-type halfgeleidermateriaal en N-type halfgeleidermateriaal. Voordat het contact wordt gevormd, bevinden de twee materialen zich in een afzonderlijke toestand. Het Fermi-niveau in P-type halfgeleider ligt dicht bij de rand van de valentieband, terwijl het Fermi-niveau in het N-type halfgeleider dicht bij de rand van de geleidingsband ligt. Tegelijkertijd wordt het Fermi-niveau van het N-type materiaal aan de rand van de geleidingsband continu naar beneden verschoven totdat het Fermi-niveau van de twee materialen zich in dezelfde positie bevindt. De verandering van de positie van geleidingsband en valentieband gaat ook vergezeld van het buigen van de band. De PN -junctie is in evenwicht en heeft een uniform Fermi -niveau. Uit het aspect van de analyse van de ladingsdrager zijn de meeste ladingsdragers in P-type materialen gaten, terwijl de meeste ladingsdragers in N-type materialen elektronen zijn. Wanneer de twee materialen in contact zijn, vanwege het verschil in dragersconcentratie, zullen de elektronen in N-type materialen diffunderen tot p-type, terwijl de elektronen in N-type materialen in de tegenovergestelde richting van de gaten diffunderen. Het niet-gecompenseerde gebied dat wordt achtergelaten door de diffusie van elektronen en gaten zal een ingebouwd elektrisch veld vormen, en het ingebouwde elektrische veld zal de drager van de drager trends trend, en de richting van drift is precies tegenover de diffusierichting, wat betekent dat de vorming van het ingebouwde elektrische veld de diffusie van dragers voorkomt en er is diffusie en drijft in de PN-verbindingen tot de twee soorten bewegingen, zo dat de statische carrierstroom is, de diffusie van dragers, en er zijn diffusie en drijft in de pn-junctie tot de twee soorten, zo dat de statische carrierstroom is, de diffusie van dragers, en er zijn diffusie en drijft in de pn-verbindingen tot de twee soorten, zo dat de statische dragers zijn, de diffusie van dragers, en er zijn diffusie en drijft in de pn-verbindingen tot de twee soorten, zo dat de statische dragers zijn. Interne dynamische balans.
Wanneer de PN-junctie wordt blootgesteld aan lichte straling, wordt de energie van het foton overgebracht naar de drager en wordt de gefotogeneerde drager, dat wil zeggen het gefotogeneerde elektronengatpaar, gegenereerd. Onder de werking van het elektrische veld drijven het elektronen- en gatafdrijf naar respectievelijk het N -gebied en het P -gebied, en de directionele drift van de fotogenereerde drager genereert fotostroom. Dit is het basisprincipe van PN Junction Photodetector.

(3)Pin photodetector
PIN-fotodiode is een P-type materiaal en N-type materiaal tussen de I-laag, de I-laag van het materiaal is over het algemeen een intrinsiek of laag doperend materiaal. Het werkmechanisme is vergelijkbaar met de PN-junctie, wanneer de pin-junctie wordt blootgesteld aan lichte straling, de foton overbrengt energie naar het elektron, het genereren van fotogenereerde ladingsdragers, en het interne elektrische veld of het externe elektrische veld scheiden de gefotogeneerde elektronengaten in de uitputting-laag in de petting-laag in de petting-laag in de uitstellaag en de afgedrukte ladingscarriers zullen een stroom in het externe circuit vormen. De rol van Layer I is om de breedte van de uitputtinglaag uit te breiden, en de laag I zal volledig de uitputtinglaag worden onder een grote biasspanning, en de gegenereerde elektronengatparen zullen snel worden gescheiden, dus de responssnelheid van de pin junctie fotodetector is over het algemeen vager dan die van de PN-junctie. Dragers buiten de I -laag worden ook verzameld door de uitputtinglaag door diffusiebeweging, waardoor een diffusiestroom wordt gevormd. De dikte van de I -laag is over het algemeen erg dun en het doel is om de responssnelheid van de detector te verbeteren.

(4)APD -fotodetectorlawine fotodiode
Het mechanisme vanlawine fotodiodeis vergelijkbaar met die van PN Junction. APD -fotodetector gebruikt zwaar gedoteerde PN -junctie, de bedrijfsspanning op basis van APD -detectie is groot, en wanneer een grote omgekeerde bias wordt toegevoegd, zullen botsingsionisatie en lawinevermenigvuldiging plaatsvinden binnen APD en de prestaties van de detector worden verhoogd fotografisch. Wanneer APD zich in de omgekeerde bias -modus bevindt, zal het elektrische veld in de uitputtinglaag zeer sterk zijn en worden de door licht gegenereerde fotogenereerde dragers snel gescheiden en snel onder de werking van het elektrische veld afdrijven. Er is een kans dat elektronen tijdens dit proces het rooster tegenkomen, waardoor de elektronen in het rooster worden geïoniseerd. Dit proces wordt herhaald en de geïoniseerde ionen in het rooster botsen ook met het rooster, waardoor het aantal ladingsdragers in de APD toeneemt, wat resulteert in een grote stroom. Het is dit unieke fysieke mechanisme binnen APD dat op APD gebaseerde detectoren over het algemeen de kenmerken hebben van snelle responssnelheid, grote huidige waardewinst en hoge gevoeligheid. Vergeleken met PN -junctie en pin -junctie heeft APD een hogere responssnelheid, wat de snelste responssnelheid is tussen de huidige lichtgevoelige buizen.

(5) Schottky junction photodetector
De basisstructuur van de Schottky Junction-fotodetector is een Schottky-diode, waarvan de elektrische kenmerken vergelijkbaar zijn met die van de hierboven beschreven PN-junctie, en het heeft unidirectionele geleidbaarheid met positieve geleiding en omgekeerde afsluiting. Wanneer een metaal met een hoge werkfunctie en een halfgeleider met een lage werkfunctiecontact, wordt een Schottky -barrière gevormd en de resulterende kruising een Schottky -kruising. Het belangrijkste mechanisme is enigszins vergelijkbaar met de PN-junctie, waarbij het N-type halfgeleiders als voorbeeld worden gebruikt, wanneer twee materialen contact vormen, vanwege de verschillende elektronenconcentraties van de twee materialen, zullen de elektronen in de halfgeleider diffunderen naar de metalen kant. The diffused electrons accumulate continuously at one end of the metal, thus destroying the original electrical neutrality of the metal, forming a built-in electric field from the semiconductor to the metal on the contact surface, and the electrons will drift under the action of the internal electric field, and the carrier's diffusion and drift motion will be carried out simultaneously, after a period of time to reach dynamic equilibrium, and finally form a Schottky junction. Onder lichtomstandigheden absorbeert het barrièregebied rechtstreeks licht en genereert elektronengatparen, terwijl de fotogenereerde dragers in de PN-junctie door het diffusiegebied moeten gaan om het kruispuntgebied te bereiken. In vergelijking met PN -junctie heeft de fotodetector op basis van Schottky junction een hogere responssnelheid en kan de responssnelheid zelfs het NS -niveau bereiken.