Tîpa avahiya amûra fotodetektorê

Type ofcîhaza fotodetektorêawayî
Photodetectoramûrek e ku sînyala optîkî vediguherîne sînyala elektrîkê, avahî û cûrbecûr wê, bi giranî dikare li kategoriyên jêrîn were dabeş kirin: ‌
(1) Fotodetektora wênesaziyê
Dema ku cîhazên fotokonduktorî li ber ronahiyê têne xuyang kirin, hilgirê fotogenerated guheztina wan zêde dike û berxwedana wan kêm dike. Hilgirên ku di germahiya odeyê de bi heyecan dibin di bin çalakiya zeviyek elektrîkê de bi rengek rêkûpêk tevdigerin, bi vî rengî herek çêdikin. Di bin şert û mercên ronahiyê de, elektron bi heyecan dibin û derbasbûn çêdibe. Di heman demê de, ew di bin çalakiya zeviyek elektrîkê de diherikin da ku pêvekek wêneyê ava bikin. Hilgirên wênekêş ên ku di encamê de têne hilberandin guheztina amûrê zêde dikin û bi vî rengî berxwedanê kêm dikin. Fotodetektorên wênekêşker bi gelemperî di performansê de qezencek bilind û berteka mezin nîşan didin, lê ew nikanin bersivê bidin nîşaneyên optîkî yên frekansa bilind, ji ber vê yekê leza bersivê hêdî ye, ku di hin aliyan de serîlêdana amûrên wênekêşker sînordar dike.

(2)PN fotodetektor
Fotodetektora PN ji têkiliya di navbera maddeya nîvconductor ya P-type û materyalê nîvconductor-ya N-yê de pêk tê. Berî ku têkilî çêbibe, du materyal di rewşek cûda de ne. Asta Fermî di nîvconduktora tîpa P de nêzî qiraxa banda valenceyê ye, di heman demê de asta Fermî di nîvconduktora tîpa-N de nêzî keviya banda rêgirtinê ye. Di heman demê de, asta Fermî ya maddeya N-tîpê li kêleka banda rêgirtinê bi domdarî ber bi jêr ve tê guheztin heya ku asta Fermî ya her du materyalan di heman pozîsyonê de be. Guhertina pozîsyona bandê veguheztinê û bandê valenceyê jî bi qutbûna bandê re tê. Girêdana PN di hevsengiyê de ye û xwedan astek Fermî ya yekgirtî ye. Ji hêla analîza barkêşê ve, piraniya barkêşên di materyalên tîpa P de qul in, dema ku piraniya barkêşên di materyalên tîpa N de elektron in. Dema ku her du maddeyên di têkiliyê de bin, ji ber cûdahiya di berhevoka hilgirê de, elektronên di materyalên tîpa N de dê berbi tîpa P-yê belav bibin, lê elektronên di materyalên tîpa N de dê berevajiyê kunkan belav bibin. Qada ku ji ber belavbûna elektron û kunên bê tezmînat hiştiye dê zeviyek elektrîkî ya çêkirî çêbike, û qada elektrîkê ya çêkirî dê berbi hilkêşana barkêşê ve biçe, û arasteka driftê jî berevajî rêgeza belavbûnê ye, ku tê vê wateyê ku damezrandina qada elektrîkê ya çêkirî pêşî li belavbûna hilgiran digire, û di hundurê hevbenda PN de hem belavbûn û hem jî rijandin hene heya ku her du celeb tevger hevseng bibin, ji ber vê yekê herikîna hilgirê statîk sifir be. Balansa dînamîk a navxweyî.
Dema ku hevbenda PN dikeve ber tîrêjên ronahiyê, enerjiya fotonê ji hilgirê re tê veguheztin, û hilgirê fotogenerated, ango cotê elektron-holê ya fotogenerated, çê dibe. Di bin çalakiya qada elektrîkê de, elektron û qul bi rêzê ve ber bi herêma N û herêma P ve diçin, û guheztina rêgez a hilgirê fotogenerasyonê wênekêşiyê çêdike. Ev prensîba bingehîn a fotodetektora PN-ê ye.

(3)Fotodetektora PIN
Pîn fotodîod di navbera qata I-yê de materyalek P-type û materyalek N-yê ye, qata I ya materyalê bi gelemperî materyalek xwerû an kêm-doping e. Mekanîzmaya xebitandina wê dişibihe hevbenda PN-ê, dema ku girêka PIN li ber tîrêjên ronahiyê tê xuyang kirin, foton enerjiyê vediguhêze elektronê, hilgirên barkêş ên fotojenerebûyî çêdike, û qada elektrîkê ya hundurîn an qada elektrîkê ya derveyî dê qulika elektron-hilberî ya fotojen ji hev veqetîne. di tebeqeya tinebûnê de cot çêdibin, û barkêşên barkêş ên hilkêşandî dê di çerxa derve de herikekê ava bikin. Rola qatê I ew e ku firehiya tebeqeya kêmbûnê fireh bike, û tebeqeya I bi tevahî di bin voltaja biasê ya mezin de bibe qata kêmbûnê, û cotên elektron-holê yên hatine çêkirin dê bi lez ji hev werin veqetandin, ji ber vê yekê leza bersivê ya Fotodetektora girêdana PIN bi gelemperî ji ya detektora girêdana PN zûtir e. Hilgirên li derveyî qata I jî ji hêla tebeqeya kêmbûnê ve bi tevgera belavbûnê ve têne berhev kirin û herikîna belavbûnê pêk tîne. Kûrahiya qata I bi gelemperî pir zirav e, û mebesta wê baştirkirina leza bersivê ya detektorê ye.

(4)Fotodetektora APDfotodîoda avalanche
Mekanîzmaya jifotodîoda avalanchedişibihe ya hevbenda PN. Fotodetektora APD girêdana PN-a bi giranî dopîkirî bikar tîne, voltaja xebitandinê ya ku li ser bingeha vedîtina APD-ê ye mezin e, û gava ku berevajîbûnek mezin a berevajî lê zêde bibe, ionîzasyona pevçûnê û pirbûna berfê dê di hundurê APD-ê de çêbibe, û performansa detektorê ronahiya wêneyê zêde dibe. Dema ku APD di moda berevajî ya berevajî de ye, qada elektrîkê ya di qata kêmbûnê de dê pir xurt be, û hilgirên wênesaz ên ku ji hêla ronahiyê ve têne hilberandin dê zû ji hev veqetin û zû di bin çalakiya qada elektrîkê de bizivirin. Ihtimalek heye ku di vê pêvajoyê de elektron li latikê biqelişe û bibe sedema ku elektronên di latikê de îyonîze bibin. Ev pêvajo dûbare dibe, û îyonên îyonîzekirî yên di tîrêjê de jî bi tîrêjê re li hev dikevin, dibe sedem ku hejmara barkêşên di APD de zêde bibe, di encamê de herikînek mezin çêdibe. Ev mekanîzmaya laşî ya bêhempa ya di hundurê APD-ê de ye ku detektorên APD-ê bi gelemperî xwedan taybetmendiyên leza bersivê ya bilez, qezenckirina nirxa heyî ya mezin û hesasiyeta bilind in. Bi berhevoka PN û pêveka PIN-ê re, APD xwedan leza bersivê ya zûtir e, ku di nav lûleyên hestiyar ên wênekêş ên heyî de leza bersivê ya bilez e.

(5) Fotodetektora hevbenda Schottky
Struktura bingehîn a fotodetektora girêdana Schottky diodek Schottky ye, ku taybetmendiyên wê yên elektrîkî mîna yên girêka PN-ê ya ku li jor hatî destnîşan kirin dişibihe, û ew xwedan guheztina yekalî ye bi guheztina erênî û qutkirina berevajî. Dema ku metalek bi fonksiyona xebata bilind û nîvconduktorek bi fonksiyona xebatê ya kêm têkiliyek çêdibe, astengek Schottky çêdibe, û girêdana ku di encamê de têkiliyek Schottky ye. Mekanîzmaya bingehîn hinekî dişibihe hevbenda PN, nîvconduktorên tîpa N-ê wekî mînak digire, dema ku du materyal têkiliyek çêdikin, ji ber hûrgelên cûda yên elektronê yên her du materyalan, elektronên di nîvconduktorê de dê berbi alîyê metalê belav bibin. Elektronên belavbûyî bi domdarî li yek dawiya metalê kom dibin, bi vî rengî bêalîbûna elektrîkî ya orîjînal a metalê hilweşînin, ji nîvconductor berbi metalê li ser rûyê têkiliyê zeviyek elektrîkî ya çêkirî ava dikin, û elektron dê di bin çalakiya metalê de bizivirin. qada elektrîkê ya hundurîn, û belavbûn û tevgera barkêşê dê bi hevdemî were meşandin, piştî demek ku bigihîje hevsengiya dînamîkî, û di dawiyê de girêkek Schottky pêk bîne. Di bin şert û mercên ronahiyê de, herêma asteng rasterast ronahiyê digire û cotên elektron-holê çêdike, dema ku hilgirên fotojenerkirî yên di hundurê hevbenda PN de hewce ne ku di nav devera belavbûnê re derbas bibin da ku bigihîjin devera girêdanê. Bi berhevoka PN-ê re, wênedetektora ku li ser girêdana Schottky-yê ye xwedan leza bersivê zûtir e, û leza bersivê jî dikare bigihîje asta ns.