Ֆոտոդետրեկտորի սարքի կառուցվածքի տեսակը

ՏեսակըՖոտոդետեկտորի սարքկառուցվածք
ՖոտոդետրեկտորՄի սարք է, որը օպտիկական ազդանշանը վերածում է էլեկտրական ազդանշանի, դրա կառուցվածքն ու բազմազանությունը, հիմնականում կարելի է բաժանել հետեւյալ կատեգորիաների.
(1) Լուսապատճենահանող ֆոտոդետրեկտոր
Երբ լուսապատճենահանող սարքերը ենթարկվում են լույսի, ֆոտեխնիկական փոխադրողը մեծացնում է նրանց հաղորդունակությունը եւ նվազեցնում դրանց դիմադրությունը: Սենյակի ջերմաստիճանում հուզված փոխադրողները ուղղված ձեւով շարժվում են էլեկտրական դաշտի գործողությունների ներքո, այդպիսով առաջ բերելով հոսանք: Լույսի վիճակի ներքո էլեկտրոնները ոգեւորված են, եւ անցում է տեղի ունենում: Միեւնույն ժամանակ, նրանք պտտվում են էլեկտրական դաշտի գործողությունների ներքո `լուսապատճենություն ձեւավորելու համար: Արդյունքում ֆոտեգործական փոխադրողները մեծացնում են սարքի հաղորդունակությունը եւ դրանով իսկ նվազեցնում դիմադրությունը: Լուսապատճենահանող ֆոտոդետրերը սովորաբար ցույց են տալիս բարձր շահույթ եւ մեծ պատասխանատվություն ներկայացման մեջ, բայց նրանք չեն կարող պատասխանել բարձր հաճախականության օպտիկական ազդանշաններին, ուստի պատասխանը դանդաղ է, ինչը սահմանափակում է ֆոտոկոնդենտային սարքերի կիրառումը որոշ առումներով:

(2)Pn photodetector
PN Photodetector- ը ձեւավորվում է P- տիպի կիսագնդի նյութի եւ N տիպի կիսահաղորդչային նյութի կապով: Կառուցվելուց առաջ երկու նյութերը առանձին վիճակում են: P- տիպի կիսահաղորդիչում Fermi մակարդակը մոտ է Վալանսի խմբի եզրին, մինչդեռ N տիպի կիսահաղորդիչում Fermi մակարդակը մոտ է վարման խմբի եզրին: Միեւնույն ժամանակ, Contruction Band- ի եզրին N տիպի նյութի ֆերմերի մակարդակը շարունակաբար տեղափոխվում է ներքեւ, մինչեւ երկու նյութերի ֆերմերի մակարդակը նույն դիրքում է: Վարակցման խմբի եւ Վալանսի խմբի դիրքի փոփոխությունը ուղեկցվում է նաեւ խմբի թեքումով: PN Junction- ը հավասարակշռության մեջ է եւ ունի համազգեստ Fermi մակարդակ: Գանձման փոխադրողի վերլուծության տեսանկյունից P տիպի նյութերում գանձման փոխադրողների մեծ մասը անցքեր են, մինչդեռ N տիպի նյութերի լիցքավորվող փոխադրողների մեծ մասը էլեկտրոններ են: Երբ երկու նյութերը կապի մեջ են, փոխադրողի կոնցենտրացիայի տարբերության պատճառով N տիպի նյութերի էլեկտրոնները կտտացնեն P- տիպի, մինչդեռ N տիպի նյութերի էլեկտրոնները հակառակ ուղղությամբ կտտացվեն անցքերի մեջ: Էլեկտրատների եւ անցքերի դիֆուզիոնի վրա թողած չհամաճյալ տարածքը կկազմի ներկառուցված էլեկտրական դաշտ, եւ ներկառուցված էլեկտրական դաշտը կթողնի փոխադրման շարժիչով, եւ կուտակումների ուղղությունը PN հանգույցի ձեւավորումն է: Ներքին դինամիկ հավասարակշռություն:
Երբ PN հանգույցը ենթարկվում է թեթեւ ճառագայթման, ֆոտոնի էներգիան փոխանցվում է փոխադրողին, եւ ստեղծվում է ֆոտեխնիկական փոխադրող, այսինքն, ֆոտեխնիկական էլեկտրոնային փոս զույգը: Էլեկտրական դաշտի գործողությունների համաձայն, էլեկտրոնը եւ փոսը, որոնք ուղղվում են համապատասխանաբար N մարզին եւ P տարածաշրջանին, եւ ֆոտոռեպտիվ փոխադրողի ուղղորդող շարժումը առաջացնում է լուսապատկեր: Սա PN հանգույցի ֆոտոդետեկտորի հիմնական սկզբունքն է:

(3)Pin photoodetector
Pin Photodiode- ը I շերտի միջեւ p- տիպի նյութն է եւ N տիպի նյութը, որի նյութի շերտը, ընդհանուր առմամբ, ներքին կամ ցածր դոպինգ նյութ է: Դրա աշխատանքային մեխանիզմը նման է PN հանգույցին, երբ PIN հանգույցը ենթարկվում է թեթեւ ճառագայթների, ֆոտոնը էներգիա է փոխանցում էլեկտրոնի վրա, եւ ներսի էլեկտրական դաշտը կամ արտաքին էլեկտրական դաշտը կներկայացնի արտաքին միացում: Դերը, որը խաղում է շերտի վրա, ընդլայնելով ոչնչացման շերտի լայնությունը եւ շերտը, որը ես ամբողջությամբ կդառնա մեծ կողմնակալության լարման ներքո, եւ առաջացած էլեկտրոնային փոսով զույգերը արագորեն ավելի արագ են լինում, քան PIN հանգույցի ֆոտոդեկտորի պատասխանը: I շերտերից դուրս գտնվող փոխադրողները նույնպես հավաքվում են ցամաքային շարժման միջոցով, դիֆուզիոն շարժման միջոցով, ձեւավորելով տարածման հոսանք: I շերտի հաստությունը, ընդհանուր առմամբ, շատ բարակ է, եւ դրա նպատակը դետեկտորի արձագանքման արագության բարելավումն է:

(4)APD ֆոտոդետրեկտորԱվալանշ ֆոտոդիոդ
ՄեխանիզմըԱվալանշ ֆոտոդիոդնման է PN հանգույցի դրան: APD PhotoDetector- ը օգտագործում է խիստ դոպեդ PN հանգույց, APD- ի հայտնաբերման հիման վրա գործող օպերացիոն լարման մեծ է, եւ երբ մեծ հակադարձ կողմնակալություն է ավելացվում, ելքային հիմքում ընկած ժամանակահատվածում: Երբ APD- ն հակադարձ կողմնակալության ռեժիմում է, քայքայման շերտում էլեկտրական դաշտը շատ ուժեղ կլինի, եւ լույսի կողմից առաջացած ֆոտոռեպոզիտային կրիչները արագորեն կնվազեն եւ արագորեն կուղեւորվեն էլեկտրական դաշտի գործողությունների ներքո: Հավանականություն կա, որ այս գործընթացի ընթացքում էլեկտրոնները կխփեն վանդակապատի մեջ, վանդակավորության մեջ վանդակավորության մեջ պատճառելով իոնիզացված: Այս գործընթացը կրկնվում է, եւ վանդակապատի իոնացված իոնները բախվում են նաեւ վանդակավորության հետ, պատճառելով APD- ում առաջատար փոխադրողների թիվը, որի արդյունքում մեծ հոսանք է առաջացնում: Հրատապ այս եզակի ֆիզիկական մեխանիզմն է, որ APD- ի վրա հիմնված դետեկտորներն ընդհանուր առմամբ ունեն արագ արձագանքման արագության, մեծ ընթացիկ արժեքի մեծացման եւ բարձր զգայունության բնութագրեր: PN հանգույցի եւ PIN հանգույցի համեմատությամբ, APD- ն ունի ավելի արագ արձագանքման արագություն, որը ընթացիկ ֆոտոսենսիվ խողովակների շարքում ամենաարագ արձագանքման արագությունն է:

(5) Schottky Junction PhotoDetector
Schottky հանգույցի ֆոտոդետեկտորի հիմնական կառուցվածքը շոտլանդական դիոդ է, որի էլեկտրական բնութագրերը նման են վերը նկարագրված PN հանգույցի, եւ այն ունի միակողմանի հաղորդունակություն, դրական անցկացումով եւ հակառակ կտրվածքով: Երբ բարձր աշխատանքային ֆունկցիոնալ գործառույթ ունեցող մետաղը եւ ցածր աշխատանքային գործառույթի ձեւով կիսահաղորդիչ, ձեւավորվում է շոտլանդական պատնեշ, իսկ արդյունքում ստացված հանգույցը շոտլանդական հանգույց է: Հիմնական մեխանիզմը մի փոքր նման է PN հանգույցին, որպես օրինակ վերցնելով N տիպի կիսահաղորդիչները, երբ երկու նյութի ձեւավորում են շփում, երկու նյութերի տարբեր էլեկտրոնների կոնցենտրացիաների պատճառով, կիսահաղորդչային էլեկտրոնների տարբեր էլեկտրոնների կողմից: Դիֆուզիոն էլեկտրոնները կուտակվում են մետաղի մի ծայրում, դրանով իսկ ոչնչացնելով մետաղի բնօրինակ էլեկտրական չեզոքությունը, կառուցված էլեկտրական դաշտը կիսահաղորդիչով դեպի մետաղական դաշտի վրա, իսկ փոխադրման ժամանակաշրջանը `դինամիկ հավասարակշռության հասնելու համար: Լույսի պայմաններում պատնեշի տարածաշրջանը ուղղակիորեն կլանում է լույսը եւ առաջացնում էլեկտրոնային անցքերի զույգեր, մինչդեռ PN հանգույցի ներսում լուսանկարիչները պետք է անցնեն դիֆուզիոն տարածաշրջան: Համեմատ PN հանգույցի հետ, Schottky հանգույցի հիման վրա ֆոտոդետրեկտորը ավելի արագ արձագանքման արագություն ունի, եւ արձագանքման արագությունը կարող է նույնիսկ հասնել NS մակարդակի: