ТыпПрылада фотадэтэктараструктура
Фотадэтэктаргэта прылада, якое пераўтварае аптычны сігнал у электрычны сігнал, Яго структура і разнастайнасць, можна падзяліць у асноўным на наступныя катэгорыі:
(1) Фотаправодная фотадэтэктара
Калі ксераправодныя прылады падвяргаюцца ўздзеянню святла, фотагенераваны носьбіт павышае іх праводнасць і памяншае іх супраціў. Перавозчыкі ўзбуджаюцца пры пакаёвай тэмпературы, накіраванай на накіраванасць пад дзеяннем электрычнага поля, ствараючы такім чынам ток. Пры ўмове святла электроны ўзбуджаюцца і адбываецца пераход. У той жа час яны дрэйфуюць пад дзеяннем электрычнага поля, каб утварыць фотаструм. Атрыманыя фотагенераваныя носьбіты павялічваюць праводнасць прылады і, такім чынам, зніжаюць супраціў. Фотаправодныя фотадэтэктары звычайна выяўляюць высокі ўзмацненне і вялікую спагадлівасць у прадукцыйнасці, але яны не могуць рэагаваць на аптычныя сігналы высокай частоты, таму хуткасць рэакцыі павольная, што абмяжоўвае прымяненне ксераправодных прылад у некаторых аспектах.
(2)PN фотадэтэктар
PN Photodetector ўтвараецца пры кантакце паміж паўправадніковым матэрыялам P-тыпу і паўправадніковым матэрыялам N-тыпу. Перад тым, як утварыцца кантакт, два матэрыялы знаходзяцца ў асобным стане. Узровень Fermi ў паўправадніковым P-тыпе блізка да краю валентнай паласы, у той час як узровень Фермі ў паўправадніковым N-тыпу блізка да краю паласы праводнасці. У той жа час узровень FERMI матэрыялу N-тыпу на краі паласы праводнасці пастаянна зрушаецца ўніз, пакуль узровень Фермі двух матэрыялаў знаходзіцца ў тым жа становішчы. Змена становішча паласы праводнасці і валентнай паласы таксама суправаджаецца выгібам паласы. Злучэнне PN знаходзіцца ў раўнавазе і мае раўнамерны ўзровень Фермі. З аспекту аналізу носьбіта зарада большасць носьбітаў зарада ў матэрыялах P-тыпу-гэта дзіркі, у той час як большасць носьбітаў зарада ў матэрыялах N-тыпу-электроны. Калі два матэрыялы кантактуюць, з-за розніцы ў канцэнтрацыі носьбіта, электроны ў матэрыялах N-тыпу будуць дыфузіраваць да P-тыпу, у той час як электроны ў матэрыялах N-тыпу будуць дыфундуюцца ў зваротным кірунку да адтулін. Участка, якая засталася дыфузіяй электронаў і адтулін, утварае ўбудаванае электрычнае поле, а ўбудаванае электрычнае поле дазволіць пераломваць носьбіт, а кірунак дрэйфу проста насупраць кірунку дыфузіі, а значыць, утварэнне ўбудаванага электрычнага поля прадухіляе дыфузію носьбітаў, і ёсць дыфузія, і цячэнне ўнутры PN. Унутраны дынамічны баланс.
Калі развязка PN падвяргаецца ўздзеянню святла выпраменьвання, энергія фатона пераносіцца на носьбіт, і фотагенеруецца носьбіт, гэта значыць, генеруецца фотагенераваная пара электронных адтулін. Пад дзеяннем электрычнага поля электронны і адтулінны дрэйф да N -вобласці і вобласці Р адпаведна, а накіраваны дрэйф фотагенераванага носьбіта стварае фотаструм. Гэта асноўны прынцып фотадэтэктара PN Junction.
(3)PIN фотадэтэктар
PIN Photodiode-гэта матэрыял P-тыпу і матэрыял N-тыпу паміж пластом I, пласт I, як правіла, з'яўляецца ўласным і нізкім допінгавым матэрыялам. Яго механізм працы падобны на PN-развязка, калі штыфт падвяргаецца ўздзеянню святла выпраменьвання, фатон перадае энергію ў электронны, ствараючы фотагенераваныя носьбіты зарада, а ўнутранае электрычнае поле або знешняе электрычнае поле аддзяліце фотагенераваныя электронныя адтуліны ў пары ў пласт знясілення, а дрэнны зарад утварае ток у знешнім ланцугу. Роля, якую адыгрывае пласт I, павінен пашырыць шырыню пласта знясілення, а пласт, які я цалкам стане пластом знясілення пад вялікім напружаннем зрушэння, а згенераваныя пары электронаў адтуліны будуць хутка падзелены, таму хуткасць рэакцыі фотадэтэктара штыфта ў цэлым хутчэй, чым у дэтэктара PN Junction. Перавозчыкі па -за пластом I таксама збіраюцца пластом знясілення праз дыфузійны рух, утвараючы дыфузійны ток. Таўшчыня пласта I звычайна вельмі тонкая, і яго мэтай з'яўляецца паляпшэнне хуткасці рэакцыі дэтэктара.
(4)APD фотадэтэктарФотадыёд лавіны
МеханізмФотадыёд лавіныпадобны на PN Junction. APD PhotodeTector выкарыстоўвае моцна легіраваную PN -злучэнне, працоўнае напружанне на аснове выяўлення APD вялікая, і калі дадаецца вялікая зваротная зрушэнне, іянізацыя сутыкнення і множанне лавіны будуць адбывацца ўнутры APD, а прадукцыйнасць дэтэктара павялічваецца ксералагічнай тэрапіяй. Калі APD знаходзіцца ў рэжыме зваротнага зрушэння, электрычнае поле ў пласце знясілення будзе вельмі моцным, а фотагенерыраваныя носьбіты, якія ўтвараюцца святлом, будуць хутка падзелены і хутка дрэйфаваць пад дзеяннем электрычнага поля. Існуе верагоднасць таго, што падчас гэтага працэсу электроны будуць натыкацца на рашоткі, што выклікае іянізацыю электронаў у кратах. Гэты працэс паўтараецца, і іянізаваныя іёны ў рашотцы таксама сутыкаюцца з рашоткай, у выніку чаго колькасць носьбітаў зарада ў АПД павялічваецца, што прыводзіць да вялікага току. Менавіта гэты унікальны фізічны механізм унутры APD дэтэктараў на аснове APD звычайна мае характарыстыкі хуткай хуткасці рэакцыі, вялікага павелічэння значэння току і высокай адчувальнасці. У параўнанні з PN Junction і PIN -злучэннем, APD мае больш хуткую хуткасць рэагавання, што з'яўляецца самай хуткай хуткасцю рэакцыі сярод бягучых міжсусутыўных труб.
(5) Фотадэтэктар Schottky Junction PhotodeTector
Асноўнай структурай фотадэтэктара Schottky Junction з'яўляецца дыёд Шоткі, электрычныя характарыстыкі якога падобныя на характарыстыкі PN, апісанага вышэй, і ён мае аднанакіраваную праводнасць пры станоўчай праводнасці і зваротным адключэнні. Калі метал з высокай працоўнай функцыяй і паўправадніком з кантактам з нізкай працай, утвараецца бар'ер Шоткі, а атрыманы развязка - гэта развязка Шоткі. Асноўны механізм некалькі падобны на развязку PN, прымаючы паўправаднікоў N-тыпу ў якасці прыкладу, калі два матэрыялы ўтвараюць кантакт, дзякуючы рознай канцэнтрацыі электронаў двух матэрыялаў, электроны ў паўправадніку будуць дыфузіраваць з металічнай бакі. Дыфузныя электроны пастаянна назапашваюцца на адным канцы металу, разбураючы тым самым арыгінальны электрычны нейтралітэт металу, утвараючы ўбудаванае электрычнае поле ад паўправадніковага да металу на кантактнай паверхні, а электроны будуць дрэйфаваць пад дзеяннем унутранага электрычнага поля, а дыфузія носьбіта будзе ажыццяўляцца адначасова, пасля таго, як у перыяд часу, каб дасягнуць дынамічнага раўнавагі і на аснове. Ва ўмовах святла, бар'ерная вобласць непасрэдна паглынае святло і стварае пары электронных адтулін, у той час як фотагенераваныя носьбіты ўнутры развязкі PN павінны прайсці праз дыфузію, каб дабрацца да рэгіёну злучэння. У параўнанні з PN Junction, PhotodeTector на аснове Schottky Junction мае больш хуткую хуткасць рэакцыі, і хуткасць рэакцыі можа нават дасягнуць узроўню НС.
Час паведамлення: 13 жніўня 2014 г.