광 검출기 장치 구조의 유형

유형광 검출기 장치구조
광 검출기광학 신호를 전기 신호로 변환하는 장치입니다.
(1) 광도 형 광 검출기
광전도 장치가 빛에 노출되면, 광 생성 캐리어는 전도도를 증가시키고 저항을 감소시킵니다. 실온에서 흥분된 캐리어는 전기장의 작용 하에서 방향으로 이동하여 전류를 생성합니다. 빛의 상태 하에서 전자가 흥분하고 전환이 발생합니다. 동시에, 그들은 광전류를 형성하기 위해 전기장의 작용하에 표류합니다. 결과적인 광 생성 캐리어는 장치의 전도도를 증가시켜 저항을 줄입니다. 광전자 광 검출기는 일반적으로 성능이 높은 이득과 큰 응답 성을 나타내지 만, 고주파 광학 신호에 응답 할 수 없으므로 응답 속도는 느려서 일부 측면에서 광전도 장치의 적용을 제한합니다.

(2)PN 광 검출기
PN 광 검출기는 P 형 반도체 재료와 N 형 반도체 재료 사이의 접촉에 의해 형성된다. 접촉이 형성되기 전에 두 재료는 별도의 상태에 있습니다. P- 타입 반도체의 페르미 레벨은 원자가 대역의 가장자리에 가깝고, N- 타입 반도체의 페르미 레벨은 전도 대역의 가장자리에 가깝다. 동시에, 전도 밴드의 가장자리에있는 N 형 재료의 페르미 레벨은 두 재료의 페르미 레벨이 동일한 위치에있을 때까지 지속적으로 아래쪽으로 이동된다. 전도 밴드 및 원자가 밴드의 위치의 변화는 또한 밴드의 굽힘과 동반됩니다. PN 접합부는 평형 상태이며 균일 한 페르미 레벨을 갖는다. 전하 운반체 분석의 측면으로부터, P- 타입 재료의 대부분의 전하 운반체는 구멍이며, N- 타입 재료의 대부분의 충전 캐리어는 전자이다. 두 재료가 접촉 할 때, 캐리어 농도의 차이로 인해, N- 타입 재료의 전자는 P- 타입으로 확산되는 반면, N- 타입 재료의 전자는 구멍과 반대 방향으로 확산 될 것이다. 전자와 구멍의 확산에 의해 남은 보상되지 않은 영역은 내장 전기장을 형성 할 것이며, 내장 전기장은 캐리어 드리프트를 추세하고, 드리프트 방향은 확산 방향과 반대되는데, 이는 내장 된 전기장의 형성이 캐리어의 확산을 방해하고, 두 개의 모션이 늘어날 때까지, 두 개의 움직임이 0이되기 전까지는 변동과 드리프트가 존재한다는 것을 의미합니다. 내부 동적 균형.
PN 접합부가 광 방사선에 노출 될 때, 광자의 에너지는 캐리어로 전달되고, 사진 생성 된 캐리어, 즉 광 생성 된 전자 구멍 쌍이 생성된다. 전기장의 작용하에, 전자 및 구멍은 각각 N 영역 및 P 영역으로 드리프트하고, 광 생성 된 캐리어의 방향 드리프트는 광전류를 생성한다. 이것이 PN 접합 광 검출기의 기본 원리입니다.

(3)핀 광 검출기
PIN 광 도티오드는 I 층 사이의 P 형 재료 및 N 형 재료이며, 재료의 I 층은 일반적으로 고유 또는 낮은 도핑 물질이다. 작업 메커니즘은 PN 접합부와 유사합니다. 핀 접합이 광 방사선에 노출되면 광자는 전자로 에너지를 전자로 전달하고, 광 생성 충전 캐리어를 생성하며, 내부 전기장 또는 외부 전기장은 공정 층에서 광 생성 된 전자-홀 쌍 쌍을 분리하고 드래프트 전하 캐리어는 외부 회로에서 전류를 형성합니다. 층 I에 의해 수행되는 역할은 고갈 층의 폭을 확장하는 것이며, 층 I은 큰 바이어스 전압 하에서 고갈 층이 될 것이며, 생성 된 전자 구멍 쌍은 빠르게 분리되므로 Pin Junction Photodector의 응답 속도는 일반적으로 PN 접합 검출기의 응답 속도보다 빠릅니다. I 층 외부의 캐리어는 또한 확산 운동을 통해 고갈 층에 의해 수집되어 확산 전류를 형성한다. I 층의 두께는 일반적으로 매우 얇으며, 그 목적은 검출기의 응답 속도를 향상시키는 것입니다.

(4)APD 광 검출기눈사태 포토 다이오드
의 메커니즘눈사태 포토 다이오드PN 접합의 것과 유사합니다. APD 광 검출기는 무거운 도핑 된 PN 접합을 사용하고, APD 검출을 기반으로 한 작동 전압이 크고, 큰 역 바이어스가 추가되면 충돌 이온화 및 눈사태 곱셈이 APD 내부에서 발생하고 검출기의 성능이 광전지가 증가합니다. APD가 리버스 바이어스 모드에있을 때, 고갈 층의 전기장은 매우 강할 것이며, 전기장의 작용 하에서 빛에 의해 생성 된 광 생성 캐리어가 빠르게 분리되고 빠르게 표류 될 것이다. 이 과정에서 전자가 격자에 부딪 칠 확률이있어 격자의 전자가 이온화 될 가능성이 있습니다. 이 과정이 반복되고 격자의 이온화 된 이온은 또한 격자와 충돌하여 APD의 전하 운반체의 수가 증가하여 큰 전류가 발생합니다. APD 기반 탐지기는 일반적으로 빠른 응답 속도, 큰 전류 값 게인 및 높은 감도의 특성을 갖는 것이 APD 내부의 이러한 고유 한 물리적 메커니즘입니다. PN 접합 및 핀 접합과 비교하여 APD는 응답 속도가 빠르며, 이는 현재의 감광성 튜브 중에서 가장 빠른 응답 속도입니다.

(5) Schottky Junction Photodetector
Schottky Junction Photodetector의 기본 구조는 Schottky 다이오드이며, 전기적 특성은 위에서 설명한 PN 접합부의 전기 특성과 유사하며 양의 전도 및 역방향 컷오프를 갖는 단방향 전도성을 갖는다. 작업 함수가 높은 금속과 작업 기능 기능이 낮은 반도체가 접촉을 형성하는 경우, Schottky 장벽이 형성되고 결과 접합은 Schottky Junction입니다. 주요 메커니즘은 PN 접합부와 다소 유사하며, 두 재료의 다른 전자 농도로 인해 2 개의 재료가 접촉 할 때, 반도체의 전자는 반도체의 전자가 금속쪽에 확산 될 때, N- 타입 반도체를 예를 들어 예산으로 취한다. 확산 된 전자는 금속의 한쪽 끝에서 연속적으로 축적되어 금속의 원래 전기 중립성을 파괴하여 접촉 표면의 반도체에서 금속으로 내장 된 전기장을 형성하며, 전자는 내부 전기장의 작용하에 드리프트 될 것이며, 캐리어의 확산 및 드리프트 운동은 동적 동등성에 도달 한 후, 그리고 마침내 Schott의 역동적 인 동등성에 도달 할 것이다. 광 조건 하에서, 장벽 영역은 직접 빛을 흡수하고 전자 구멍 쌍을 생성하는 반면, PN 접합부 내부의 광 생성 캐리어는 접합 영역에 도달하기 위해 확산 영역을 통과해야한다. PN 접합과 비교하여 Schottky Junction을 기반으로 한 광 검출기는 응답 속도가 빠르며 응답 속도는 NS 수준에 도달 할 수 있습니다.