turifotodetektor qurilmasituzilishi
Fotodetektoroptik signalni elektr signaliga aylantiruvchi qurilma, uning tuzilishi va xilma-xilligi, asosan quyidagi toifalarga bo'linishi mumkin:
(1) Fotoo'tkazuvchan fotodetektor
Fotoo'tkazuvchan qurilmalar yorug'likka ta'sir qilganda, fotogeneratsiyalangan tashuvchi ularning o'tkazuvchanligini oshiradi va ularning qarshiligini pasaytiradi. Xona haroratida hayajonlangan tashuvchilar elektr maydoni ta'sirida yo'nalishli harakat qiladi va shu bilan oqim hosil qiladi. Yorug'lik sharoitida elektronlar qo'zg'aladi va o'tish sodir bo'ladi. Shu bilan birga, ular elektr maydoni ta'sirida fototokni hosil qilish uchun siljiydilar. Olingan fotogeneratsiyalangan tashuvchilar qurilmaning o'tkazuvchanligini oshiradi va shu bilan qarshilikni kamaytiradi. Fotoo'tkazuvchan fotodetektorlar odatda ishlashda yuqori daromad va katta sezgirlikni ko'rsatadi, lekin ular yuqori chastotali optik signallarga javob bera olmaydi, shuning uchun javob tezligi sekin, bu esa ba'zi jihatlarda fotoo'tkazuvchan qurilmalarni qo'llashni cheklaydi.
(2)PN fotodetektori
PN fotodetektori P tipidagi yarimo'tkazgich materiali va N tipidagi yarimo'tkazgich materiali o'rtasidagi aloqa natijasida hosil bo'ladi. Kontakt hosil bo'lishidan oldin, ikkita material alohida holatda bo'ladi. P tipidagi yarimo'tkazgichdagi Fermi darajasi valentlik zonasining chetiga yaqin, N tipidagi yarim o'tkazgichdagi Fermi darajasi esa o'tkazuvchanlik zonasining chetiga yaqin. Shu bilan birga, N tipidagi materialning o'tkazuvchanlik zonasi chetidagi Fermi darajasi ikki materialning Fermi darajasi bir xil holatda bo'lgunga qadar doimiy ravishda pastga siljiydi. O'tkazuvchanlik zonasi va valentlik zonasi holatining o'zgarishi ham tasmaning egilishi bilan birga keladi. PN birikmasi muvozanatda va bir xil Fermi darajasiga ega. Zaryad tashuvchisi tahlili nuqtai nazaridan, P tipidagi materiallardagi zaryad tashuvchilarning ko'pchiligi teshiklar, N tipidagi materiallardagi zaryad tashuvchilarning aksariyati elektronlardir. Ikki material aloqada bo'lganda, tashuvchining kontsentratsiyasidagi farq tufayli, N-tipli materiallardagi elektronlar P-tipiga tarqaladi, N-tipli materiallardagi elektronlar esa teshiklarga qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladi. Elektronlar va teshiklarning tarqalishi natijasida qoldirilgan kompensatsiyalanmagan maydon o'rnatilgan elektr maydonini hosil qiladi va o'rnatilgan elektr maydoni tashuvchining siljishi tendentsiyasiga ega bo'ladi va drift yo'nalishi diffuziya yo'nalishiga qarama-qarshi bo'ladi, ya'ni o'rnatilgan elektr maydonining shakllanishi tashuvchilarning tarqalishini oldini oladi va ikki turdagi harakat muvozanatli bo'lgunga qadar PN birikmasi ichida ham diffuziya, ham drift mavjud, shuning uchun statik tashuvchining oqimi nolga teng. Ichki dinamik muvozanat.
PN birikmasi yorug'lik nurlanishiga ta'sir qilganda, fotonning energiyasi tashuvchiga o'tadi va fotogeneratsiyalangan tashuvchi, ya'ni fotogeneratsiyalangan elektron-teshik juftligi hosil bo'ladi. Elektr maydoni ta'sirida elektron va teshik mos ravishda N mintaqaga va P mintaqasiga siljiydi va fotogeneratsiyalangan tashuvchining yo'nalishli siljishi fototokni hosil qiladi. Bu PN birikmasi fotodetektorining asosiy printsipi.
(3)PIN-kod fotodetektori
Pin fotodiodi P-tipli material va I qatlam orasidagi N-tipli materialdir, materialning I qatlami odatda ichki yoki past dopingli materialdir. Uning ishlash mexanizmi PN birikmasiga o'xshaydi, PIN birikmasi yorug'lik nurlanishiga duchor bo'lganda, foton energiyani elektronga o'tkazadi, fotogeneratsiyalangan zaryad tashuvchilarni hosil qiladi va ichki elektr maydoni yoki tashqi elektr maydoni fotogeneratsiyalangan elektron teshikni ajratadi. kamayish qatlamida juft bo'ladi va driftlangan zaryad tashuvchilar tashqi zanjirda oqim hosil qiladi. I qatlamning roli pasayish qatlamining kengligini kengaytirishdan iborat bo'lib, I qatlam katta kuchlanish ostida butunlay yo'q bo'lib ketadigan qatlamga aylanadi va hosil bo'lgan elektron-teshik juftlari tezda ajralib chiqadi, shuning uchun javob tezligi PIN ulanish fotodetektori odatda PN ulanish detektoriga qaraganda tezroq. I qatlamdan tashqaridagi tashuvchilar, shuningdek, diffuziya harakati orqali kamayuvchi qatlam tomonidan to'planadi va diffuziya oqimini hosil qiladi. I qatlamning qalinligi odatda juda nozik bo'lib, uning maqsadi detektorning javob tezligini yaxshilashdir.
(4)APD fotodetektoriko'chki fotodiodi
Mexanizmiko'chki fotodiodiPN birikmasiga o'xshaydi. APD fotodetektori kuchli doplangan PN birikmasidan foydalanadi, APDni aniqlashga asoslangan ish kuchlanishi katta va katta teskari yo'nalish qo'shilganda, APD ichida to'qnashuv ionlanishi va ko'chkining ko'payishi sodir bo'ladi va detektorning ishlashi fototokni oshiradi. APD teskari yo'nalish rejimida bo'lsa, kamayish qatlamidagi elektr maydoni juda kuchli bo'ladi va yorug'lik natijasida hosil bo'lgan fotogeneratsiyalangan tashuvchilar tezda ajralib chiqadi va elektr maydonining ta'siri ostida tezda siljiydi. Bu jarayon davomida elektronlar panjaraga to‘qnashib, panjaradagi elektronlarning ionlanishiga olib kelishi ehtimoli bor. Bu jarayon takrorlanadi va panjaradagi ionlangan ionlar ham panjara bilan to'qnashib, APDda zaryad tashuvchilar soni ko'payadi, natijada katta oqim paydo bo'ladi. APD-ga asoslangan detektorlar odatda tezkor javob tezligi, katta oqim qiymatini oshirish va yuqori sezuvchanlik xususiyatlariga ega bo'lgan APD ichidagi ushbu noyob jismoniy mexanizmdir. PN ulanishi va PIN ulanishi bilan solishtirganda, APD tezroq javob tezligiga ega, bu hozirgi fotosensitiv naychalar orasida eng tez javob tezligidir.
(5) Shottki birlashma fotodetektori
Schottky o'tish fotodetektorining asosiy tuzilishi Schottky diyotidir, uning elektr xususiyatlari yuqorida tavsiflangan PN birikmasiga o'xshaydi va u ijobiy o'tkazuvchanlik va teskari kesish bilan bir tomonlama o'tkazuvchanlikka ega. Ish funktsiyasi yuqori bo'lgan metall va past ish funktsiyasi bo'lgan yarim o'tkazgich kontakt hosil qilganda, Shottki to'sig'i hosil bo'ladi va hosil bo'lgan birikma Shottki birikmasidir. Asosiy mexanizm PN birikmasiga biroz o'xshash bo'lib, N tipidagi yarimo'tkazgichlarni misol qilib oladi, ikkita material aloqa qilganda, ikki materialning turli elektron kontsentratsiyasi tufayli yarimo'tkazgichdagi elektronlar metall tomonga tarqaladi. Tarqalgan elektronlar metallning bir uchida doimiy ravishda to'planadi va shu bilan metallning dastlabki elektr neytralligini yo'q qiladi, yarimo'tkazgichdan metallga aloqa yuzasida o'rnatilgan elektr maydonini hosil qiladi va elektronlar ta'siri ostida siljiydi. ichki elektr maydoni va tashuvchining diffuziya va drift harakati bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi, dinamik muvozanatga erishish uchun bir muncha vaqt o'tgach va nihoyat Shottki birikmasini hosil qiladi. Yorug'lik sharoitida to'siq hududi to'g'ridan-to'g'ri yorug'likni yutadi va elektron teshik juftlarini hosil qiladi, PN birikmasi ichidagi fotogeneratsiyalangan tashuvchilar esa birlashma hududiga etib borish uchun diffuziya hududidan o'tishi kerak. PN ulanishi bilan solishtirganda, Schottky ulanishiga asoslangan fotodetektor tezroq javob tezligiga ega va javob tezligi hatto ns darajasiga ham yetishi mumkin.
Xat vaqti: 2024-yil 13-avgust