Art der Photodetektor -Gerätestruktur

Art vonFotodetektorgerätStruktur
Fotodetektorist ein Gerät, das ein optisches Signal in elektrisches Signal umwandelt, ‌ seine Struktur und Sorte ‌ kann hauptsächlich in die folgenden Kategorien unterteilt werden: ‌
(1) Photokondekter Fotodetektor
Wenn photoleitende Geräte Licht ausgesetzt sind, erhöht der photogenerierte Träger ihre Leitfähigkeit und verringert ihren Widerstand. Die bei Raumtemperatur angeregten Träger bewegen sich unter der Wirkung eines elektrischen Feldes in Richtung Richtungsweise, wodurch ein Strom erzeugt wird. Unter dem Licht des Lichts werden die Elektronen angeregt und der Übergang tritt auf. Gleichzeitig driften sie unter der Wirkung eines elektrischen Feldes, um einen Fototostrom zu bilden. Die resultierenden fotogenerierten Träger erhöhen die Leitfähigkeit des Geräts und verringern somit den Widerstand. Photokondierte Fotodetektoren weisen normalerweise einen hohen Gewinn und eine hohe Leistung in der Leistung auf, können jedoch nicht auf hochfrequente optische Signale reagieren, sodass die Reaktionsgeschwindigkeit langsam ist, was die Anwendung von photoleitigen Geräten in einigen Aspekten einschränkt.

(2)PN -Fotodetektor
Der PN-Fotodetektor wird durch den Kontakt zwischen P-Typ-Halbleitermaterial und N-Typ-Halbleitermaterial gebildet. Bevor der Kontakt bildet, befinden sich die beiden Materialien in einem separaten Zustand. Der Fermi-Spiegel im P-Typ-Halbleiter liegt nahe am Rand des Valenzbandes, während der Fermi-Niveau im N-Typ-Halbleiter in der Nähe des Randes des Leitungsbandes liegt. Gleichzeitig wird der Fermi-Wert des N-Typs am Rand des Leitungsbandes kontinuierlich nach unten verschoben, bis der Fermi-Wert der beiden Materialien in derselben Position ist. Die Änderung der Position des Leitungsbandes und der Valenzbande wird auch von der Biegung der Band begleitet. Der PN -Übergang befindet sich im Gleichgewicht und hat einen gleichmäßigen Fermi -Wert. Aus dem Aspekt der Ladungsträgeranalyse sind die meisten Ladungsträger in P-Typ-Materialien Löcher, während die meisten Ladungsträger in N-Typ-Materialien Elektronen sind. Wenn die beiden Materialien aufgrund der Differenz der Trägerkonzentration in Kontakt sind, diffundieren die Elektronen in N-Typ-Materialien zum p-Typ, während die Elektronen in N-Typ-Materialien in entgegengesetzte Richtung zu den Löchern diffundieren. Der durch die Diffusion von Elektronen und Löchern hinterlassene nicht kompensierte Bereich bildet ein eingebautes elektrisches Feld, und das eingebaute elektrische Feld trendt den Trendtransportdrift, und die Richtung der Drift ist genau entgegengesetzt zu der Diffusionsrichtung. Dies bedeutet, dass die Bildung des eingebauten elektrischen Feldes die Diffusion der Diffusionen verhindert, und die Diffusionsströmung. Die beiden Art und Weise sind die beiden Arten der beiden Art. Internes dynamisches Gleichgewicht.
Wenn der PN-Übergang leichter Strahlung ausgesetzt ist, wird die Energie des Photons auf den Träger übertragen, und der fotogenerierte Träger, dh das fotogenerierte Elektronenlochpaar, wird erzeugt. Unter der Wirkung des elektrischen Feldes erzeugt das Elektronen- und Loch -Drift zum N -Bereich bzw. in der P -Region und die Richtungsdrift des fotogenerierten Trägers Photostrom. Dies ist das Grundprinzip des PN Junction -Fotodetektors.

(3)Pin -Fotodetektor
Pin Photodiode ist ein P-Typ-Material und ein N-Typ-Material zwischen der I-Schicht, die I-Schicht des Materials ist im Allgemeinen ein intrinsisches oder niedrig dotiertes Material. Sein Arbeitsmechanismus ähnelt dem PN-Übergang, wenn der Pin-Übergang leichter Strahlung ausgesetzt ist, überträgt das Photon Energie an das Elektron und erzeugt fotogenerierte Ladungsträger, und das interne elektrische Feld oder das externe elektrische Feld trennen die fotogenerierten Elektronenlochpaare in der Außenschicht, und die Ladungsanträge bilden einen Strom in der Außenschaltung. Die von Layer I gespielte Rolle besteht darin, die Breite der Depletionsschicht zu erweitern, und die Schicht I wird vollständig zur Depletionsschicht unter einer großen Vorspannungsspannung werden, und die erzeugten Elektronenlochpaare werden schnell getrennt, so Träger außerhalb der I -Schicht werden auch durch die Depletionsschicht durch Diffusionsbewegung gesammelt und bilden einen Diffusionsstrom. Die Dicke der I -Schicht ist im Allgemeinen sehr dünn, und ihr Ziel ist es, die Reaktionsgeschwindigkeit des Detektors zu verbessern.

(4)APD -FotodetektorAvalanche Photodiode
Der Mechanismus vonAvalanche Photodiodeist ähnlich wie bei PN Junction. Der APD -Fotodetektor verwendet stark dotiertes PN -Übergang, die Betriebsspannung basierend auf der APD -Erkennung, und wenn eine große umgekehrte Vorspannung zugesetzt wird, tritt die Kollisionsionisation und die Lawinenmultiplikation innerhalb der APD auf, und die Leistung des Detektors ist erhöht. Wenn sich APD im umgekehrten Vorspannungsmodus befindet, ist das elektrische Feld in der Depletionsschicht sehr stark, und die durch Licht erzeugten fotogenerierten Träger werden schnell getrennt und driften schnell unter der Wirkung des elektrischen Feldes. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen während dieses Vorgangs in das Gitter stoßen, was dazu führt, dass die Elektronen im Gitter ionisiert werden. Dieser Vorgang wird wiederholt, und die ionisierten Ionen im Gitter kollidieren auch mit dem Gitter, wodurch die Anzahl der Ladungsträger im APD zunimmt, was zu einem großen Strom führt. Es ist dieser einzigartige physikalische Mechanismus innerhalb von APD, dass APD-basierte Detektoren im Allgemeinen die Eigenschaften der schnellen Reaktionsgeschwindigkeit, der großen Stromwertverstärkung und der hohen Empfindlichkeit aufweisen. Im Vergleich zu PN Junction und Pin Junction hat APD eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit, was die schnellste Reaktionsgeschwindigkeit unter den aktuellen photosensitiven Röhrchen ist.

(5) Schottky Junction Photodetektor
Die Grundstruktur des Schottky Junction-Fotodetektors ist eine Schottky-Diode, deren elektrische Eigenschaften denen des oben beschriebenen PN-Übergangs ähnlich sind, und es hat eine unidirektionale Leitfähigkeit mit positiver Leitung und umgekehrter Abschnitte. Wenn ein Metall mit einer hohen Arbeitsfunktion und einem Halbleiter mit einem Kontakt mit niedriger Arbeitsfunktion eine Schottky -Barriere gebildet wird und die resultierende Kreuzung eine Schottky -Kreuzung ist. Der Hauptmechanismus ähnelt der PN-Übergang und nimmt beispielsweise die N-Typ-Halbleiter ein, wenn zwei Materialien aufgrund der unterschiedlichen Elektronenkonzentrationen der beiden Materialien den Kontakt bilden, diffundieren die Elektronen im Halbleiter auf die Metallseite. Die diffusen Elektronen akkumulieren an einem Ende des Metalls kontinuierlich und zerstören so die ursprüngliche elektrische Neutralität des Metalls, wodurch ein eingebautes elektrisches Feld vom Halbleiter zum Metall auf der Kontaktfläche bildet, und die Elektronen driften unter der Wirkung des internen elektrischen Feldes und die Diffusion des Trägers und die gleichzeitige Drift-Bewegung, die gleichzeitig mit der Dynamik und der Drift-Bewegung ausgeführt wird, und die Aufgabe. Unter leichten Bedingungen absorbiert der Barrierebereich direkt Licht und erzeugt Elektronenlochpaare, während die photogenerierten Träger innerhalb des PN-Übergangs durch die Diffusionsregion gehen müssen, um den Verbindungsbereich zu erreichen. Im Vergleich zu PN Junction weist der auf Schottky Junction basierende Fotodetektor eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit auf, und die Reaktionsgeschwindigkeit kann sogar den NS -Niveau erreichen.