Matang sa istruktura sa aparato sa photodetector

Matang sadevice nga photodetectoristruktura
Photodetectorusa ka himan nga nagbag-o sa optical signal ngadto sa electrical signal, ang istruktura ug lainlain niini, mahimong bahinon sa mga musunud nga kategorya:
(1) Photoconductive photodetector
Sa diha nga ang mga photoconductive nga mga himan mahayag sa kahayag, ang photogenerated carrier nagdugang sa ilang conductivity ug makapakunhod sa ilang resistensya. Ang mga carrier nga naghinam-hinam sa temperatura sa lawak molihok sa direksyon nga paagi ubos sa aksyon sa usa ka electric field, sa ingon makamugna og usa ka sulog. Ubos sa kahimtang sa kahayag, ang mga electron naghinam-hinam ug ang transisyon mahitabo. Sa samang higayon, sila naanod ubos sa aksyon sa usa ka electric field aron mahimong photocurrent. Ang resulta nga photogenerated nga mga carrier nagdugang sa conductivity sa device ug sa ingon makapakunhod sa resistensya. Ang photoconductive photodetectors kasagaran nagpakita sa taas nga ganansya ug dako nga responsiveness sa performance, apan dili sila makatubag sa high-frequency optical signal, mao nga ang tubag speed hinay, nga naglimite sa paggamit sa photoconductive device sa pipila ka mga aspeto.

(2)PN photodetector
Ang PN photodetector naporma pinaagi sa kontak tali sa P-type nga semiconductor nga materyal ug N-type nga semiconductor nga materyal. Sa wala pa maporma ang kontak, ang duha ka mga materyales anaa sa usa ka bulag nga kahimtang. Ang lebel sa Fermi sa P-type semiconductor duol sa ngilit sa valence band, samtang ang Fermi nga lebel sa N-type semiconductor duol sa ngilit sa conduction band. Sa samang higayon, ang Fermi nga lebel sa N-type nga materyal sa ngilit sa conduction band padayon nga gibalhin paubos hangtud nga ang Fermi nga lebel sa duha ka mga materyales anaa sa samang posisyon. Ang pagbag-o sa posisyon sa conduction band ug valence band giubanan usab sa pagyukbo sa banda. Ang PN junction anaa sa ekwilibriyo ug adunay uniporme nga lebel sa Fermi. Gikan sa aspeto sa pag-analisar sa charge carrier, kadaghanan sa mga charge carriers sa P-type nga mga materyales mga lungag, samtang ang kadaghanan sa mga charge carrier sa N-type nga mga materyales kay mga electron. Sa diha nga ang duha ka mga materyal nga anaa sa kontak, tungod sa kalainan sa carrier konsentrasyon, ang mga electron sa N-type nga mga materyales magkatibulaag ngadto sa P-type, samtang ang mga electron sa N-type nga mga materyal nga mokaylap sa atbang nga direksyon ngadto sa mga lungag. Ang uncompensated nga lugar nga gibiyaan sa pagsabwag sa mga electron ug mga lungag mahimong usa ka built-in nga electric field, ug ang built-in nga electric field mag-trend sa carrier drift, ug ang direksyon sa drift sukwahi lang sa direksyon sa diffusion, nga nagpasabot nga ang Ang pagporma sa built-in nga electric field nagpugong sa pagsabwag sa mga carrier, ug adunay pareho nga diffusion ug drift sulod sa PN junction hangtud nga ang duha ka matang sa motion balanse, aron ang static carrier flow mao ang zero. Internal nga dinamikong balanse.
Kung ang PN junction nahayag sa kahayag nga radiation, ang kusog sa photon ibalhin sa carrier, ug ang photogenerated carrier, nga mao, ang photogenerated electron-hole nga pares, namugna. Ubos sa aksyon sa electric field, ang electron ug hole drift ngadto sa N nga rehiyon ug sa P nga rehiyon matag usa, ug ang direksyon nga drift sa photogenerated carrier makamugna og photocurrent. Kini ang sukaranan nga prinsipyo sa PN junction photodetector.

(3)PIN photodetector
Ang pin photodiode usa ka P-type nga materyal ug N-type nga materyal sa taliwala sa I layer, ang I layer sa materyal sa kasagaran usa ka intrinsic o low-doping nga materyal. Ang mekanismo sa pagtrabaho niini susama sa PN junction, kung ang PIN junction naladlad sa kahayag nga radiation, ang photon nagbalhin sa enerhiya ngadto sa electron, nagmugna og mga photogenerated charge carriers, ug ang internal electric field o ang external electric field magbulag sa photogenerated electron-hole paresan sa depletion layer, ug ang drifted charge carriers magporma ug current sa external circuit. Ang papel nga gidula sa layer I mao ang pagpalapad sa gilapdon sa depletion layer, ug ang layer I hingpit nga mahimong depletion layer ubos sa usa ka dako nga bias boltahe, ug ang namugna nga electron-hole nga mga pares nga paspas nga mabulag, mao nga ang tubag speed sa Ang PIN junction photodetector kasagaran mas paspas kay sa PN junction detector. Ang mga carrier sa gawas sa I layer gikolekta usab sa depletion layer pinaagi sa diffusion motion, nga nagporma og diffusion current. Ang gibag-on sa I layer sa kasagaran nipis kaayo, ug ang katuyoan niini mao ang pagpauswag sa katulin sa pagtubag sa detector.

(4)APD photodetectoravalanche photodiode
Ang mekanismo saavalanche photodiodesusama sa PN junction. Ang APD photodetector naggamit sa bug-at nga doped PN junction, ang operating boltahe base sa APD detection dako, ug sa diha nga ang usa ka dako nga reverse bias idugang, collision ionization ug avalanche multiplication mahitabo sa sulod sa APD, ug ang performance sa detector mao ang dugang nga photocurrent. Kung ang APD anaa sa reverse bias mode, ang electric field sa depletion layer mahimong kusog kaayo, ug ang mga photogenerated carriers nga namugna sa kahayag dali nga mabulag ug dali nga maanod ubos sa aksyon sa electric field. Adunay usa ka kalagmitan nga ang mga electron mabangga sa lattice sa panahon niini nga proseso, hinungdan nga ang mga electron sa lattice mahimong ionized. Kini nga proseso gisubli, ug ang mga ionized ions sa lattice nabangga usab sa lattice, hinungdan sa pagdugang sa gidaghanon sa mga charge carrier sa APD, nga miresulta sa usa ka dako nga kasamtangan. Kini ang talagsaon nga pisikal nga mekanismo sa sulod sa APD nga ang mga detektor nga nakabase sa APD sa kasagaran adunay mga kinaiya sa paspas nga tulin nga pagtubag, dako nga nakuha sa karon nga kantidad ug taas nga pagkasensitibo. Kung itandi sa PN junction ug PIN junction, ang APD adunay mas paspas nga pagtubag nga tulin, nga mao ang pinakapaspas nga tubag sa tulin sa mga karon nga photosensitive nga tubo.

(5) Schottky junction photodetector
Ang sukaranan nga istruktura sa Schottky junction photodetector usa ka Schottky diode, kansang elektrikal nga mga kinaiya susama sa PN junction nga gihulagway sa ibabaw, ug kini adunay unidirectional conductivity nga adunay positibo nga conduction ug reverse cut-off. Kung ang usa ka metal nga adunay taas nga function sa trabaho ug usa ka semiconductor nga adunay gamay nga function sa trabaho nga porma nga kontak, usa ka Schottky barrier ang maporma, ug ang resulta nga junction usa ka Schottky junction. Ang nag-unang mekanismo mao ang medyo susama sa PN junction, pagkuha N-type semiconductors ingon nga usa ka panig-ingnan, sa diha nga ang duha ka mga materyales maporma kontak, tungod sa lain-laing mga electron konsentrasyon sa duha ka mga materyales, ang mga electron sa semiconductor magkatibulaag ngadto sa metal nga bahin. Ang nagkatibulaag nga mga electron padayon nga natapok sa usa ka tumoy sa metal, sa ingon makaguba sa orihinal nga neyutralidad sa elektrisidad sa metal, nga nagporma sa usa ka built-in nga electric field gikan sa semiconductor ngadto sa metal sa ibabaw sa kontak, ug ang mga electron maanod ubos sa aksyon sa internal electric field, ug ang pagsabwag sa carrier ug drift motion ipahigayon nga dungan, human sa usa ka yugto sa panahon aron maabot ang dinamikong panimbang, ug sa katapusan maporma ang Schottky junction. Ubos sa kahayag nga mga kondisyon, ang barrier nga rehiyon direktang mosuhop sa kahayag ug makamugna og electron-hole pairs, samtang ang mga photogenerated carrier sulod sa PN junction kinahanglang moagi sa diffusion region aron makaabot sa junction region. Kung itandi sa PN junction, ang photodetector nga gibase sa Schottky junction adunay mas paspas nga tulin sa pagtubag, ug ang katulin sa pagtubag mahimo’g makaabut sa lebel sa ns.