Was ist ein PIN-Fotodetektor?

Was ist einPIN-Fotodetektor

Ein Fotodetektor ist genau genommen ein hochempfindliches Gerät.Halbleiter-PhotonikbauelementSie wandelt Licht mithilfe des photoelektrischen Effekts in Elektrizität um. Ihr Hauptbauteil ist die Fotodiode (Fotodetektor). Der gebräuchlichste Typ besteht aus einem PN-Übergang, zugehörigen Elektrodenanschlüssen und einem Gehäuse. Sie ist unidirektional leitend. Bei Anlegen einer Vorwärtsspannung leitet die Diode; bei Anlegen einer Sperrspannung sperrt sie. Ein Fotodetektor ähnelt einer herkömmlichen Halbleiterdiode, mit folgendem Unterschied:PD-FotodetektorEs funktioniert auch unter umgekehrter Spannung und kann belichtet werden. Es ist durch ein Fenster oder eine Glasfaserverbindung geschützt, sodass Licht den lichtempfindlichen Teil des Geräts erreichen kann.

Inzwischen ist der am häufigsten verwendete Baustein in Photodetektoren nicht der PN-Übergang, sondern der PIN-Übergang. Im Vergleich zum PN-Übergang besitzt der PIN-Übergang eine zusätzliche I-Schicht. Diese I-Schicht besteht aus einem n-leitenden Halbleiter mit sehr geringer Dotierungskonzentration. Da es sich um einen nahezu intrinsischen Halbleiter mit geringer Konzentration handelt, wird sie als I-Schicht bezeichnet. Die I-Schicht ist relativ dick und füllt fast die gesamte Verarmungszone aus. Der Großteil der einfallenden Photonen wird in der I-Schicht absorbiert und erzeugt Elektron-Loch-Paare (photogenerierte Ladungsträger). Beidseitig der I-Schicht befinden sich p- und n-leitende Halbleiter mit sehr hoher Dotierungskonzentration. Die p- und n-Schichten sind sehr dünn, absorbieren nur einen geringen Anteil der einfallenden Photonen und erzeugen eine geringe Anzahl photogenerierter Ladungsträger. Diese Struktur kann die Ansprechgeschwindigkeit des photoelektrischen Effekts deutlich beschleunigen. Eine zu breite Verarmungszone verlängert jedoch die Driftzeit der photogenerierten Ladungsträger in der Verarmungszone, was wiederum zu einer langsameren Ansprechzeit führt. Daher sollte die Breite der Verarmungszone sinnvoll gewählt werden. Die Ansprechgeschwindigkeit der PIN-Übergangsdiode lässt sich durch die Steuerung der Breite der Verarmungszone verändern.

Der PIN-Fotodetektor ist ein hochpräziser Strahlungsdetektor mit exzellenter Energieauflösung und Nachweisempfindlichkeit. Er kann verschiedene Strahlungsenergien genau messen und zeichnet sich durch schnelles Ansprechverhalten und hohe Stabilität aus. Die Funktion desFotodetektorZiel ist es, die beiden Lichtwellensignale nach der Überlagerungsfrequenz in elektrische Signale umzuwandeln, das zusätzliche Intensitätsrauschen des lokalen Oszillators zu eliminieren, das Zwischenfrequenzsignal zu verstärken und das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. PIN-Fotodetektoren zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, einfache Handhabung, hohe Empfindlichkeit, hohe Verstärkung, hohe Bandbreite, geringes Rauschen und hohe Störfestigkeit aus. Sie arbeiten stabil in verschiedenen rauen Umgebungen und werden hauptsächlich zur Windmessung und Lidar-Signalerkennung eingesetzt.