Matang sa istruktura sa aparato sa photodetector

Matang saaparato sa photodetectoristruktura
Photodetectorusa ka aparato nga nag-convert sa optical signal ngadto sa electrical signal, ang istruktura ug klase niini, mahimong bahinon sa mosunod nga mga kategorya:
(1) Photoconductive nga photodetector
Kon ang mga photoconductive device maladlad sa kahayag, ang photogenerated carrier modugang sa ilang conductivity ug mokunhod sa ilang resistance. Ang mga carrier nga na-excite sa temperatura sa kwarto molihok sa direksyon nga paagi ubos sa aksyon sa electric field, sa ingon makamugna og current. Ubos sa kondisyon sa kahayag, ang mga electron na-excite ug mahitabo ang transition. Sa samang higayon, sila mo-drift ubos sa aksyon sa electric field aron maporma ang photocurrent. Ang resulta nga photogenerated carriers modugang sa conductivity sa device ug sa ingon mokunhod sa resistance. Ang mga photoconductive photodetector kasagaran magpakita og taas nga gain ug maayong responsiveness sa performance, apan dili sila makatubag sa high-frequency optical signals, busa ang response speed hinay, nga naglimite sa paggamit sa mga photoconductive device sa pipila ka aspeto.

(2)PN photodetector
Ang PN photodetector maporma pinaagi sa pagkontak tali sa P-type semiconductor material ug N-type semiconductor material. Sa dili pa maporma ang pagkontak, ang duha ka materyales anaa sa managlahing estado. Ang Fermi level sa P-type semiconductor duol sa ngilit sa valence band, samtang ang Fermi level sa N-type semiconductor duol sa ngilit sa conduction band. Sa samang higayon, ang Fermi level sa N-type material sa ngilit sa conduction band padayon nga mobalhin paubos hangtod nga ang Fermi level sa duha ka materyales anaa sa parehas nga posisyon. Ang pagbag-o sa posisyon sa conduction band ug valence band giubanan usab sa pagliko sa band. Ang PN junction anaa sa equilibrium ug adunay uniporme nga Fermi level. Gikan sa aspeto sa charge carrier analysis, kadaghanan sa mga charge carrier sa P-type materials mga holes, samtang kadaghanan sa mga charge carrier sa N-type materials mga electron. Kung ang duha ka materyales magkontak, tungod sa kalainan sa konsentrasyon sa carrier, ang mga electron sa N-type materials mo-diffuse ngadto sa P-type, samtang ang mga electron sa N-type materials mo-diffuse sa atbang nga direksyon sa mga holes. Ang wala mabayri nga lugar nga gibiyaan sa pagsabwag sa mga electron ug mga lungag moporma og built-in nga electric field, ug ang built-in nga electric field mo-trend sa carrier drift, ug ang direksyon sa drift sukwahi sa direksyon sa diffusion, nga nagpasabot nga ang pagporma sa built-in nga electric field makapugong sa pagsabwag sa mga carrier, ug adunay diffusion ug drift sulod sa PN junction hangtod nga ang duha ka matang sa paglihok mabalanse, aron ang static carrier flow mahimong zero. Internal dynamic balance.
Kon ang PN junction maladlad sa radyasyon sa kahayag, ang enerhiya sa photon ibalhin ngadto sa carrier, ug ang photogenerated carrier, nga mao, ang photogenerated electron-hole pair, mamugna. Ubos sa aksyon sa electric field, ang electron ug hole mobalhin ngadto sa N region ug P region, ug ang directional drift sa photogenerated carrier makamugna og photocurrent. Kini ang sukaranang prinsipyo sa PN junction photodetector.

(3)Detektor sa litrato sa PIN
Ang pin photodiode usa ka P-type nga materyal ug N-type nga materyal taliwala sa I layer, ang I layer sa materyal kasagaran usa ka intrinsic o low-doping nga materyal. Ang mekanismo sa pagtrabaho niini susama sa PN junction, kung ang PIN junction maladlad sa light radiation, ang photon mobalhin sa enerhiya ngadto sa electron, nga makamugna og photogenerated charge carriers, ug ang internal electric field o ang external electric field magbulag sa photogenerated electron-hole pairs sa depletion layer, ug ang drifted charge carriers moporma og current sa external circuit. Ang papel nga gidala sa layer I mao ang pagpalapad sa gilapdon sa depletion layer, ug ang layer I hingpit nga mahimong depletion layer ubos sa dako nga bias voltage, ug ang generated electron-hole pairs dali nga magkabulag, mao nga ang response speed sa PIN junction photodetector kasagaran mas paspas kaysa 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 kasagaran nipis kaayo, ug ang katuyoan niini mao ang pagpauswag sa response speed sa detector.

(4)Detektor sa litrato sa APDphotodiode sa pag-awas
Ang mekanismo saphotodiode sa pag-awasParehas kini sa PN junction. Ang APD photodetector naggamit ug heavy doped PN junction, ang operating voltage base sa APD detection dako, ug kung idugang ang dako nga reverse bias, ang collision ionization ug avalanche multiplication mahitabo sulod sa APD, ug ang performance sa detector motaas ang photocurrent. Kung ang APD naa sa reverse bias mode, ang electric field sa depletion layer kusog kaayo, ug ang mga photogenerated carrier nga namugna sa kahayag dali nga mabulag ug dali nga maanod ubos sa aksyon sa electric field. Adunay posibilidad nga ang mga electron mobangga sa lattice atol niini nga proseso, hinungdan nga ang mga electron sa lattice ma-ionize. Kini nga proseso gisubli, ug ang mga ionized ions sa lattice mobangga usab sa lattice, hinungdan nga ang gidaghanon sa mga charge carrier sa APD modaghan, nga moresulta sa dako nga current. Kini nga talagsaon nga pisikal nga mekanismo sulod sa APD ang mga APD-based detector kasagaran adunay mga kinaiya sa paspas nga response speed, dako nga current value gain ug taas nga sensitivity. Kung itandi sa PN junction ug PIN junction, ang APD adunay mas paspas nga response speed, nga mao ang pinakapaspas nga response speed taliwala sa mga current photosensitive tubes.

(5) Detektor sa litrato sa Schottky junction
Ang sukaranang istruktura sa Schottky junction photodetector usa ka Schottky diode, kansang mga kinaiya sa kuryente parehas 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 work function ug usa ka semiconductor nga adunay ubos nga work function maporma ang contact, usa ka Schottky barrier ang maporma, ug ang resulta nga junction usa ka Schottky junction. Ang panguna nga mekanismo medyo parehas sa PN junction, nga gikuha ang N-type semiconductors isip pananglitan, kung ang duha ka materyales maporma ang contact, tungod sa lainlaing konsentrasyon sa electron sa duha ka materyales, ang mga electron sa semiconductor mokaylap sa metal nga bahin. Ang nagkatag nga mga electron padayon nga magtapok sa usa ka tumoy sa metal, sa ingon maguba ang orihinal nga electrical neutrality sa metal, nga maporma ang usa ka built-in nga electric field gikan sa semiconductor ngadto sa metal sa contact surface, ug ang mga electron mobalhin ubos sa aksyon sa internal electric field, ug ang diffusion ug drift motion sa carrier ipahigayon sa dungan, pagkahuman sa usa ka yugto sa panahon aron maabot ang dynamic equilibrium, ug sa katapusan maporma ang usa ka Schottky junction. Ubos sa mga kondisyon sa kahayag, ang rehiyon sa babag direktang mosuhop sa kahayag ug makamugna og mga pares sa electron-hole, samtang ang mga photogenerated carrier sulod sa PN junction kinahanglan nga moagi sa rehiyon sa diffusion aron makaabot sa rehiyon sa junction. Kon itandi sa PN junction, ang photodetector nga gibase sa Schottky junction adunay mas paspas nga tulin sa pagtubag, ug ang tulin sa pagtubag mahimo pa gani nga makaabot sa lebel sa ns.