Was ist einPIN-Fotodetektor
Ein Photodetektor ist genau genommen ein hochempfindlicherHalbleiter-Photonikgerätwandelt Licht mithilfe des photoelektrischen Effekts in Strom um. Ihr Hauptbestandteil ist die Fotodiode (PD-Fotodetektor). Der gängigste Typ besteht aus einem PN-Übergang, entsprechenden Elektrodenleitungen und einem Röhrengehäuse. Die Diode ist unidirektional leitfähig. Bei Anlegen einer Durchlassspannung leitet die Diode; bei Anlegen einer Sperrspannung sperrt sie. Der PD-Fotodetektor ähnelt einer herkömmlichen Halbleiterdiode, mit der Ausnahme, dassPD-Fotodetektorarbeitet unter Sperrspannung und kann freigelegt werden. Es ist durch ein Fenster oder eine Glasfaserverbindung verpackt, sodass Licht den lichtempfindlichen Teil des Geräts erreichen kann.
Die am häufigsten verwendete Komponente in PD-Fotodetektoren ist nicht der PN-Übergang, sondern der PIN-Übergang. Im Vergleich zum PN-Übergang verfügt der PIN-Übergang in der Mitte über eine zusätzliche I-Schicht. Die I-Schicht besteht aus einem n-Typ-Halbleiter mit sehr geringer Dotierungskonzentration. Da es sich um einen nahezu intrinsischen Halbleiter mit geringer Dotierungskonzentration handelt, wird sie als I-Schicht bezeichnet. Die I-Schicht ist relativ dick und nimmt fast die gesamte Verarmungszone ein. Der Großteil der einfallenden Photonen wird in der I-Schicht absorbiert und erzeugt Elektron-Loch-Paare (photogenerierte Ladungsträger). Auf beiden Seiten der I-Schicht befinden sich p-Typ- und n-Typ-Halbleiter mit sehr hoher Dotierungskonzentration. Die p- und n-Schichten sind sehr dünn, absorbieren nur einen sehr geringen Anteil der einfallenden Photonen und erzeugen nur wenige photogenerierte Ladungsträger. Diese Struktur kann die Reaktionsgeschwindigkeit des photoelektrischen Effekts deutlich beschleunigen. Eine zu breite Verarmungszone verlängert jedoch die Driftzeit der photogenerierten Ladungsträger in der Verarmungszone, was zu einer langsameren Reaktion führt. Daher sollte die Breite der Verarmungszone sinnvoll gewählt werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit der PIN-Diode kann durch Steuern der Breite der Verarmungszone geändert werden.
Der PIN-Fotodetektor ist ein hochpräziser Strahlungsdetektor mit hervorragender Energieauflösung und Detektionseffizienz. Er kann verschiedene Strahlungsarten präzise messen und erreicht eine schnelle Reaktion und hohe Stabilität. Die Funktion desFotodetektorDie Funktion besteht darin, die beiden Lichtwellensignale nach der Schwebungsfrequenz in elektrische Signale umzuwandeln, das zusätzliche Intensitätsrauschen des Lokaloszillatorlichts zu eliminieren, das Zwischenfrequenzsignal zu verstärken und das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. PIN-Fotodetektoren zeichnen sich durch einfache Struktur, Benutzerfreundlichkeit, hohe Empfindlichkeit, hohe Verstärkung, hohe Bandbreite, geringes Rauschen und hohe Entstörungsfähigkeit aus. Sie arbeiten stabil in verschiedenen rauen Umgebungen und werden hauptsächlich zur Erkennung von Lidar-Signalen zur Windmessung eingesetzt.
Veröffentlichungszeit: 21. April 2025