Cureyêcîhaza fotodetektorêawayî
FotodetektorAmûrek e ku sînyala optîkî vediguherîne sînyala elektrîkê, avahî û cûrbecûrên wê, bi giranî dikare li ser kategoriyên jêrîn were dabeş kirin:
(1) Fotodetektora fotokonduktîf
Dema ku cîhazên fotokonduktor dikevin ber ronahiyê, hilgirê fotoçêker îhtîmala wan zêde dike û berxwedana wan kêm dike. Hilgirên ku di germahiya odeyê de tên teşwîqkirin, di bin bandora zeviyek elektrîkê de bi awayekî arasteyî tevdigerin, bi vî awayî herikek çêdikin. Di bin şert û mercên ronahiyê de, elektron tên teşwîqkirin û veguheztin çêdibe. Di heman demê de, ew di bin bandora zeviyek elektrîkê de diçin û herikek fotoçêker çêdikin. Hilgirên fotoçêker ên ku çêdibin, îhtîmala cîhazê zêde dikin û bi vî awayî berxwedanê kêm dikin. Fotodetektorên fotokonduktor bi gelemperî di performansê de destkeftiyek bilind û bersivek mezin nîşan didin, lê ew nikarin bersivê bidin sînyalên optîkî yên frekanseke bilind, ji ber vê yekê leza bersivê hêdî ye, ku di hin aliyan de sepandina cîhazên fotokonduktor sînordar dike.
(2)Fotodetektora PN
Fotodetektora PN bi têkiliya di navbera materyalê nîvconductor ê celebê P û materyalê nîvconductor ê celebê N de tê çêkirin. Berî ku têkilî çêbibe, her du materyal di rewşek cuda de ne. Asta Fermi di nîvconductor ê celebê P de nêzîkî qiraxa benda valansê ye, lê asta Fermi di nîvconductor ê celebê N de nêzîkî qiraxa benda rêvebirinê ye. Di heman demê de, asta Fermi ya materyalê celebê N li qiraxa benda rêvebirinê bi berdewamî ber bi jêr ve tê veguheztin heya ku asta Fermi ya her du materyalan di heman pozîsyonê de be. Guhertina pozîsyona benda rêvebirinê û benda valansê jî bi xwarbûna bendê re tê. Girêdana PN di hevsengiyê de ye û xwedan asteke Fermi ya yekreng e. Ji aliyê analîza hilgirê bargiraniyê ve, piraniya hilgirê bargiraniyê di materyalên celebê P de qul in, lê piraniya hilgirê bargiraniyê di materyalên celebê N de elektron in. Dema ku her du materyal di têkiliyê de ne, ji ber cûdahiya di konsantrasyona hilgiran de, elektronên di materyalên celebê N de dê ber bi celebê P ve belav bibin, lê elektronên di materyalên celebê N de dê di rêça berevajî ya qulan de belav bibin. Herêma bêtelafî ya ku ji ber belavbûna elektron û kunan dimîne dê zeviyek elektrîkê ya çêkirî çêbike, û zeviya elektrîkê ya çêkirî dê ber bi drifta hilgir ve biçe, û rêça driftê tam berevajî rêça belavbûnê ye, ku tê vê wateyê ku çêbûna zeviya elektrîkê ya çêkirî pêşî li belavbûna hilgiran digire, û hem belavbûn û hem jî drift di hundurê girêdana PN de hene heya ku her du celeb tevger hevseng bibin, da ku herikîna hilgirê statîk sifir be. Balansa dînamîk a navxweyî.
Dema ku girêka PN rastî tîrêjên ronahiyê tê, enerjiya fotonê vediguheze hilgirê, û hilgirê fotoçêkirî, ango cotek elektron-qulika fotoçêkirî, çêdibe. Di bin bandora zeviya elektrîkê de, elektron û qulik bi rêzê ve ber bi herêma N û herêma P ve diçin, û guheztina arasteyî ya hilgirê fotoçêkirî fotoherikê çêdike. Ev prensîba bingehîn a fotodetektora girêka PN ye.
(3)Fotodetektora PIN
Fotodîyoda Pin materyalek celebê P û materyalek celebê N ye ku di navbera qata I de ye, qata I ya materyalê bi gelemperî materyalek navxweyî an kêm-dopîng e. Mekanîzmaya wê ya xebatê dişibihe girêdana PN, dema ku girêdana PIN rastî tîrêjên ronahiyê tê, foton enerjiyê vediguhezîne elektronê, hilgirên barkê yên fotogenerkirî çêdike, û zeviya elektrîkê ya navxweyî an zeviya elektrîkê ya derveyî dê cotên elektron-qulên fotogenerkirî di qata valakirinê de ji hev veqetîne, û hilgirên barkê yên lerzok dê di çerxa derveyî de herikek çêbikin. Rola ku qata I dilîze ew e ku firehiya qata valakirinê berfireh bike, û qata I dê di bin voltaja alîgir a mezin de bi tevahî bibe qata valakirinê, û cotên elektron-qulên çêkirî dê bi lez ji hev veqetin, 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 qata valakirinê ve bi tevgera belavbûnê têne berhev kirin, herikek belavbûnê çêdikin. Qalindahiya qata I bi gelemperî pir zirav e, û armanca wê ew e ku leza bersivê ya detektorê baştir bike.
(4)Fotodetektora APDfotodîyoda lehiyê
Mekanîzmayafotodîyoda lehiyêdişibihe ya girêdana PN. Fotodetektora APD girêdana PN ya bi dopîngeke giran bikar tîne, voltaja xebitandinê ya li ser bingeha tespîtkirina APD mezin e, û dema ku xeletiyek berevajî ya mezin lê zêde bibe, îyonîzasyona pevçûnê û pirbûna şelalê di hundurê APD de çêdibin, û performansa detektorê fotoherikê zêde dibe. Dema ku APD di moda xeletiya berevajî de ye, qada elektrîkê ya di tebeqeya hilweşandinê de dê pir bihêz be, û hilgirên fotoçêkirî yên ku ji hêla ronahiyê ve têne çêkirin dê zû ji hev veqetin û di bin bandora qada elektrîkê de zû biherikin. Îhtîmalek heye ku elektron di vê pêvajoyê de li tora elektrîkê bikevin, bibe sedema îyonîzekirina elektronên di tora elektrîkê de. Ev pêvajo dubare dibe, û îyonên îyonîzekirî yên di tora elektrîkê de jî bi tora elektrîkê re li hev dikevin, dibe sedema zêdebûna hejmara hilgirên bargiraniyê di APD de, ku di encamê de herikek mezin çêdibe. Ev mekanîzmaya fîzîkî ya bêhempa di hundurê APD de ye ku detektorên li ser bingeha APD bi gelemperî xwedî taybetmendiyên leza bersiva bilez, qezenca nirxa herikê ya mezin û hesasiyeta bilind in. Li gorî girêdana PN û girêdana PIN, APD xwedî leza bersivdayînê ya bilez e, ku di nav lûleyên fotosensîfîk ên heyî de leza bersivdayînê ya herî bilez e.
(5) Fotodetektora xaçerêya Schottky
Avahiya bingehîn a fotodetektora girêdana Schottky dîodek Schottky ye, ku taybetmendiyên wê yên elektrîkê dişibin yên girêdana PN ya li jor hatî vegotin, û xwedan îletkeniya yekalî ye bi îletkeniya erênî û qutkirina berevajî. Dema ku metalek bi fonksiyona karê bilind û nîvconductorek bi fonksiyona karê nizm têkilî çêdikin, astengiyek Schottky çêdibe, û girêdana encam girêdanek Schottky ye. Mekanîzma sereke hinekî dişibihe girêdana PN, mînakî nîvconductorên celebê N, dema ku du materyal têkilî çêdikin, ji ber konsantrasyonên elektronê yên cûda yên her du materyalan, elektronên di nîvconductor de dê ber bi aliyê metal ve belav bibin. Elektronên belavbûyî bi berdewamî li dawiya metalê kom dibin, bi vî rengî bêalîbûna elektrîkê ya orîjînal a metalê hilweşînin, zeviyek elektrîkê ya çêkirî ji nîvconductor ber bi metalê li ser rûyê têkiliyê çêdikin, û elektron dê di bin bandora zeviya elektrîkê ya hundurîn de biherikin, û tevgera belavbûn û driftê ya hilgir dê di heman demê de were kirin, piştî demekê bigihîjin hevsengiya dînamîk, û di dawiyê de girêdanek Schottky çêdikin. Di bin şert û mercên ronahiyê de, herêma astengiyê rasterast ronahiyê dikişîne û cotên elektron-qulan çêdike, di heman demê de hilgirên fotoçêkirî yên di hundurê girêdana PN de hewce ne ku ji herêma belavbûnê derbas bibin da ku bigihîjin herêma girêdanê. Li gorî girêdana PN, fotodetektora ku li ser bingeha girêdana Schottky ye xwedî leza bersivdayînê ya zûtir e, û leza bersivdayînê dikare bigihîje asta ns jî.
Dema şandinê: 13 Tebax-2024