Tipo de estrutura do dispositivo fotodetector

Tipo dedispositivo fotodetectorestrutura
Fotodetectoré um dispositivo que converte o sinal óptico em sinal elétrico, ‌ sua estrutura e variedade, ‌ pode ser dividido principalmente nas seguintes categorias: ‌
(1) fotodetector fotocondutor
Quando os dispositivos fotocondutivos são expostos à luz, o transportador fotogerado aumenta sua condutividade e diminui sua resistência. As transportadoras excitadas à temperatura ambiente se movem de maneira direcional sob a ação de um campo elétrico, gerando uma corrente. Sob a condição da luz, os elétrons são excitados e a transição ocorre. Ao mesmo tempo, eles flutuam sob a ação de um campo elétrico para formar uma fotocorrente. Os portadores fotogerados resultantes aumentam a condutividade do dispositivo e, assim, reduzem a resistência. Os fotodetectores fotocondutivos geralmente mostram alto ganho e grande capacidade de resposta no desempenho, mas não podem responder a sinais ópticos de alta frequência; portanto, a velocidade de resposta é lenta, o que limita a aplicação de dispositivos fotocondutores em alguns aspectos.

(2)Fotodetector PN
O fotodetector PN é formado pelo contato entre o material semicondutor do tipo P e o material semicondutor do tipo N. Antes da formação do contato, os dois materiais estão em um estado separado. O nível de Fermi no semicondutor do tipo P fica próximo à borda da banda de valência, enquanto o nível de Fermi no semicondutor do tipo N é próximo à borda da banda de condução. Ao mesmo tempo, o nível de Fermi do material do tipo N na borda da banda de condução é continuamente deslocado para baixo até que o nível de Fermi dos dois materiais esteja na mesma posição. A mudança da posição da banda de condução e da banda de valência também é acompanhada pela flexão da banda. A junção PN está em equilíbrio e tem um nível uniforme de Fermi. A partir do aspecto da análise de transportador de carga, a maioria dos transportadores de carga nos materiais do tipo P são buracos, enquanto a maioria dos portadores de carga em materiais do tipo n é elétrons. Quando os dois materiais estão em contato, devido à diferença na concentração de transportador, os elétrons em materiais do tipo N se difundirão no tipo P, enquanto os elétrons em materiais do tipo N se difundirão na direção oposta aos orifícios. A área não compensada deixada pela difusão de elétrons e orifícios formará um campo elétrico embutido, e o campo elétrico embutido tendem a deriva do portador, e a direção do deriva é apenas oposta à direção da difusão, o que significa que a formação do campo elétrico interno impede os dois portadores e a difusão e a difusão e a queda do pn junction até que os dois portadores se movam e a difusão e a deriva do pn junction até a queda e a difusão e a queda do sexo do pn juiz até o que há de um time e a difusão e a queda do sexo do pn junção até o que há de um pouco mais do que o time do broto e o que é o saco, o que é o saco, o que é o saco de seleção e a difusão e a queda do brotamento e a difusão e o saco. Equilíbrio dinâmico interno.
Quando a junção PN é exposta à radiação leve, a energia do fóton é transferida para o transportador e o portador fotogerado, ou seja, o par de elétrons fotogerados, é gerado. Sob a ação do campo elétrico, o elétron e o orifício flutuam para a região N e a região P, respectivamente, e o desvio direcional do transportador fotogerado gera fotocorrente. Este é o princípio básico do fotodetetor de junção PN.

(3)Fotodetector de Pin
O fotodiodo Pin é um material do tipo P e o material do tipo n entre a camada I, a camada I do material é geralmente um material intrínseco ou de baixa derrota. Its working mechanism is similar to the PN junction, when the PIN junction is exposed to light radiation, the photon transfers energy to the electron, generating photogenerated charge carriers, and the internal electric field or the external electric field will separate the photogenerated electron-hole pairs in the depletion layer, and the drifted charge carriers will form a current in the external circuit. O papel desempenhado pela camada I é expandir a largura da camada de depleção, e a camada, eu me tornarei completamente a camada de depleção sob uma grande tensão de polarização, e os pares de elétrons gerados serão rapidamente separados, portanto, a velocidade de resposta do fotodetector de junção de pin é geralmente mais rápida que o do detector de junção de pn. Os portadores fora da camada I também são coletados pela camada de depleção através do movimento de difusão, formando uma corrente de difusão. A espessura da camada I geralmente é muito fina e seu objetivo é melhorar a velocidade de resposta do detector.

(4)Fotodetector ADPfotodiodo de avalanche
O mecanismo defotodiodo de avalancheé semelhante ao da junção PN. O fotodetector de APD utiliza a junção PN fortemente dopada, a tensão de operação com base na detecção de AD é grande e, quando um grande viés reverso é adicionado, a ionização de colisão e a multiplicação de avalanche ocorrerão dentro da APD, e o desempenho do detector é aumentado de fotocorrente. Quando o APD estiver no modo de viés reverso, o campo elétrico na camada de esgotamento será muito forte e os portadores fotogerados gerados pela luz serão rapidamente separados e rapidamente flutuam sob a ação do campo elétrico. Há uma probabilidade de que os elétrons esbarrem na treliça durante esse processo, fazendo com que os elétrons na treliça sejam ionizados. Esse processo é repetido e os íons ionizados na rede também colidem com a treliça, fazendo com que o número de transportadores de carga no APD aumente, resultando em uma grande corrente. É esse mecanismo físico único dentro da APD que os detectores baseados em APD geralmente têm as características da velocidade rápida da resposta, grande ganho de valor de corrente e alta sensibilidade. Comparado com a junção PN e a junção Pin, a APD tem uma velocidade de resposta mais rápida, que é a velocidade de resposta mais rápida entre os tubos fotossensíveis atuais.

(5) fotodetector de junção Schottky
A estrutura básica do fotodetector de junção Schottky é um diodo Schottky, cujas características elétricas são semelhantes às da junção PN descritas acima, e possui condutividade unidirecional com condução positiva e corte reverso. Quando um metal com uma alta função de trabalho e um semicondutor com um baixo contato de formulário de função de trabalho, uma barreira Schottky é formada e a junção resultante é uma junção Schottky. O mecanismo principal é um pouco semelhante à junção PN, tomando semicondutores do tipo n como exemplo, quando dois materiais formam contato, devido às diferentes concentrações de elétrons dos dois materiais, os elétrons no semicondutor se difundem no lado metálico. The diffused electrons accumulate continuously at one end of the metal, thus destroying the original electrical neutrality of the metal, forming a built-in electric field from the semiconductor to the metal on the contact surface, and the electrons will drift under the action of the internal electric field, and the carrier's diffusion and drift motion will be carried out simultaneously, after a period of time to reach dynamic equilibrium, and finally form a Schottky junction. Sob condições de luz, a região da barreira absorve diretamente a luz e gera pares de orifícios de elétrons, enquanto os portadores fotogerados dentro da junção PN precisam passar pela região de difusão para atingir a região da junção. Comparado com a junção PN, o fotodetector baseado na junção Schottky tem uma velocidade de resposta mais rápida, e a velocidade de resposta pode até atingir o nível de NS.