የፎቶ ዳሳሽ መሳሪያ መዋቅር አይነት

ዓይነትphotodetector መሣሪያመዋቅር
Photodetectorየኦፕቲካል ሲግናልን ወደ ኤሌክትሪክ ምልክት የሚቀይር መሳሪያ ሲሆን አወቃቀሩ እና ልዩነቱ በዋናነት በሚከተሉት ምድቦች ሊከፈል ይችላል፡-
(1) የፎቶ ኮንዳክቲቭ ፎቶ ጠቋሚ
የፎቶኮንዳክቲቭ መሳሪያዎች ለብርሃን ሲጋለጡ, የፎቶ ማመንጫው ተሸካሚው የእነሱን ቅልጥፍና ይጨምራል እና የመቋቋም አቅማቸውን ይቀንሳል. በክፍል ሙቀት ውስጥ የተደሰቱት ተሸካሚዎች በኤሌክትሪክ መስክ እንቅስቃሴ ውስጥ በአቅጣጫ ይንቀሳቀሳሉ, በዚህም ጅረት ያመነጫሉ. በብርሃን ሁኔታ ኤሌክትሮኖች ይደሰታሉ እና ሽግግር ይከሰታል. በተመሳሳይ ጊዜ, በኤሌክትሪክ መስክ እንቅስቃሴ ስር ይንቀሳቀሳሉ, የፎቶ ኩሬንትን ይፈጥራሉ. የተገኙት የፎቶ ማመንጫዎች ተሸካሚዎች የመሳሪያውን አሠራር እንዲጨምሩ እና በዚህም ምክንያት ተቃውሞውን ይቀንሳሉ. Photoconductive photodetectors አብዛኛውን ጊዜ ከፍተኛ ትርፍ እና በአፈጻጸም ውስጥ ታላቅ ምላሽ ያሳያሉ, ነገር ግን ከፍተኛ-ድግግሞሽ የጨረር ምልክቶች ምላሽ መስጠት አይችሉም, ስለዚህ ምላሽ ፍጥነት ቀርፋፋ ነው, ይህም በአንዳንድ ገጽታዎች ውስጥ photoconductive መሣሪያዎች መተግበር ይገድባል.

(2)ፒኤን ፎቶ ዳሳሽ
PN photodetector የተፈጠረው በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ እና በኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ መካከል ባለው ግንኙነት ነው። ግንኙነቱ ከመፈጠሩ በፊት ሁለቱ ቁሳቁሶች በተለየ ሁኔታ ውስጥ ናቸው. በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የፌርሚ ደረጃ ከቫሌንስ ባንድ ጠርዝ ጋር ቅርብ ሲሆን በኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የፌርሚ ደረጃ ደግሞ ከኮንዳክሽን ባንድ ጠርዝ ጋር ቅርብ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ በኮንዳክሽን ባንድ ጠርዝ ላይ ያለው የN-አይነት ቁሳቁስ የፌርሚ ደረጃ ያለማቋረጥ ወደ ታች ይቀየራል የሁለቱ ቁሳቁሶች የፌርሚ ደረጃ ተመሳሳይ ቦታ ላይ እስኪሆን ድረስ። የኮንዳክሽን ባንድ እና የቫሌንስ ባንድ አቀማመጥ ለውጥ ከባንዱ መታጠፍ ጋር አብሮ ይመጣል። የፒኤን መጋጠሚያ ሚዛናዊነት ያለው እና ወጥ የሆነ የፌርሚ ደረጃ አለው። ከቻርጅ ተሸካሚ ትንተና አንፃር ፣ በፒ-አይነት ቁሳቁሶች ውስጥ አብዛኛዎቹ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ጉድጓዶች ናቸው ፣ በኤን-አይነት ቁሳቁሶች ውስጥ አብዛኛዎቹ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ኤሌክትሮኖች ናቸው። ሁለቱ ቁሳቁሶች በሚገናኙበት ጊዜ, በአገልግሎት አቅራቢው ትኩረት ልዩነት ምክንያት, በኤን-አይነት ቁሳቁሶች ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ወደ ፒ-አይነት ይሰራጫሉ, በኤን-አይነት እቃዎች ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች ደግሞ ወደ ቀዳዳዎቹ በተቃራኒ አቅጣጫ ይሰራጫሉ. በኤሌክትሮኖች እና በቀዳዳዎች ስርጭት ምክንያት ያልተከፈለው ቦታ አብሮ የተሰራ የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራል ፣ እና አብሮ የተሰራው የኤሌክትሪክ መስክ ወደ ተሸካሚ ተንሳፋፊነት ይለወጣል ፣ እና የተንሳፋፊው አቅጣጫ ከማሰራጨት አቅጣጫ ጋር ተቃራኒ ነው ፣ ይህ ማለት አብሮገነብ የኤሌክትሪክ መስክ መፈጠር የተሸካሚዎችን ስርጭት ይከላከላል ፣ እና ሁለቱም የእንቅስቃሴ ዓይነቶች ሚዛናዊ እስኪሆኑ ድረስ በፒኤን መጋጠሚያ ውስጥ ሁለቱም ስርጭት እና መንሳፈፍ አሉ ፣ ስለዚህም የስታቲክ ተሸካሚው ፍሰት ዜሮ ነው። ውስጣዊ ተለዋዋጭ ሚዛን.
የፒኤን መገናኛው ለብርሃን ጨረር ሲጋለጥ የፎቶን ሃይል ወደ ተሸካሚው ይዛወራል, እና የፎቶ ማመንጫው ተሸካሚ ማለትም የፎቶ-የተሰራ ኤሌክትሮ-ቀዳዳ ጥንድ ይፈጠራል. በኤሌክትሪክ መስክ እንቅስቃሴ ውስጥ ኤሌክትሮኖል እና ቀዳዳ ወደ N ክልል እና ወደ ፒ ክልል ይንቀሳቀሳሉ, እና የፎቶ አመንጪው ተሸካሚው አቅጣጫዊ ተንሳፋፊው የፎቶ ቀረጻ ይፈጥራል. ይህ የፒኤን መጋጠሚያ photodetector መሰረታዊ መርህ ነው.

(3)ፒን ፎቶ ዳሳሽ
ፒን ፎቶዳይድ የፒ-አይነት ቁሳቁስ እና የኤን-አይነት ቁሳቁስ በ I ንብርብር መካከል ነው ፣ የቁሱ I ንብርብር በአጠቃላይ ውስጣዊ ወይም ዝቅተኛ-doping ቁሳቁስ ነው። አሠራሩ ከፒኤን መጋጠሚያ ጋር ተመሳሳይ ነው፣ የፒን መገናኛው ለብርሃን ጨረር ሲጋለጥ፣ ፎቶን ኃይልን ወደ ኤሌክትሮን ያስተላልፋል፣ የፎቶ አመንጪ ተሸካሚዎችን ያመነጫል፣ እና የውስጥ ኤሌክትሪክ መስክ ወይም የውጭው ኤሌክትሪክ መስክ የፎቶው የተፈጠረ ኤሌክትሮን ቀዳዳ ይለያሉ። በመጥፋቱ ንብርብር ውስጥ ያሉ ጥንድ, እና የተንሸራተቱ ቻርጅ ተሸካሚዎች በውጫዊ ዑደት ውስጥ ጅረት ይፈጥራሉ. በንብርብር I የሚጫወተው ሚና የተዳከመውን ንብርብር ስፋት ማስፋፋት ነው, እና ንብርብር እኔ ሙሉ በሙሉ በትልቅ የአድልዎ ቮልቴጅ ውስጥ የመሟጠጥ ንብርብር እሆናለሁ, እና የተፈጠሩት ኤሌክትሮኖች-ቀዳዳ ጥንዶች በፍጥነት ይለያያሉ, ስለዚህ የምላሽ ፍጥነት. የፒን መጋጠሚያ ፎቶ ማወቂያ በአጠቃላይ ከፒኤን መጋጠሚያ ጠቋሚው የበለጠ ፈጣን ነው። ከ I ንብርብር ውጪ ያሉ ተሸካሚዎች እንዲሁ በመዳከሙ ንብርብር የተሰበሰቡት በስርጭት እንቅስቃሴ ሲሆን ይህም ስርጭትን ይፈጥራል። የ I ንብርብር ውፍረት በአጠቃላይ በጣም ቀጭን ነው, እና ዓላማው የፈላጊውን ምላሽ ፍጥነት ለማሻሻል ነው.

(4)APD የፎቶ ዳሳሽአቫላንቼ photodiode
ዘዴው የአቫላንቼ photodiodeከፒኤን መጋጠሚያ ጋር ተመሳሳይ ነው. APD photodetector በከፍተኛ ሁኔታ ዶፒድ ፒኤን መገናኛን ይጠቀማል፣ በኤፒዲ ማወቂያ ላይ የተመሰረተው የክወና ቮልቴጅ ትልቅ ነው፣ እና ትልቅ የተገላቢጦሽ አድልዎ ሲታከል፣ ግጭት ionization እና አቫላንቼ ማባዛት በኤፒዲ ውስጥ ይከሰታል፣ እና የፈላጊው አፈጻጸም በፎቶcurrent ይጨምራል። ኤፒዲ በተገላቢጦሽ አድልዎ ሁነታ ላይ በሚሆንበት ጊዜ በዲፕሊየሽን ሽፋን ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ መስክ በጣም ጠንካራ ይሆናል, እና በብርሃን የሚመነጩት የፎቶ ጅረት ተሸካሚዎች በፍጥነት ይለያያሉ እና በፍጥነት በኤሌክትሪክ መስክ ስር ይንሸራተታሉ. በዚህ ሂደት ውስጥ ኤሌክትሮኖች ወደ ጥልፍልፍ ዘልቀው የመግባት እድል አለ፣ ይህም በላቲስ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች ion እንዲፈጠሩ ያደርጋል። ይህ ሂደት ተደግሟል, እና በጥልፍ ውስጥ ionized ions ደግሞ ከላጣው ጋር ይጋጫሉ, ይህም በኤፒዲ ውስጥ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ቁጥር እንዲጨምር ያደርገዋል, በዚህም ምክንያት ትልቅ ፍሰትን ያመጣል. በAPD ላይ የተመሰረቱ መመርመሪያዎች በአጠቃላይ የፈጣን ምላሽ ፍጥነት፣ ትልቅ የአሁኑ እሴት እና ከፍተኛ የስሜታዊነት ባህሪያት ያላቸው በኤፒዲ ውስጥ ይህ ልዩ አካላዊ ዘዴ ነው። ከፒኤን መጋጠሚያ እና ከፒን መጋጠሚያ ጋር ሲነጻጸር፣ ኤፒዲ ፈጣን የምላሽ ፍጥነት አለው፣ ይህም አሁን ካሉት የፎቶ ሴንሲቲቭ ቱቦዎች መካከል ፈጣን ምላሽ ነው።

(5) የሾትኪ መጋጠሚያ ፎቶ ጠቋሚ
የሾትኪ መስቀለኛ መንገድ ፎቶዲተክተር መሰረታዊ መዋቅር ሾትኪ ዳዮድ ነው ፣ የኤሌትሪክ ባህሪያቱ ከላይ ከተገለፀው የፒኤን መጋጠሚያ ጋር ተመሳሳይ ነው ፣ እና አወንታዊ አቅጣጫዊ እና የተገላቢጦሽ መቆራረጥ ያለው ዩኒት አቅጣጫዊ ኮንዳክሽን አለው። ከፍተኛ የሥራ ተግባር ያለው ብረት እና ሴሚኮንዳክተር ዝቅተኛ የስራ ተግባር ሲገናኝ የሾትኪ ማገጃ ሲፈጠር እና የተገኘው መስቀለኛ መንገድ የሾትኪ መጋጠሚያ ነው። ዋናው ዘዴ ከፒኤን መጋጠሚያ ጋር በመጠኑ ተመሳሳይ ነው, N-type ሴሚኮንዳክተሮችን እንደ ምሳሌ በመውሰድ, ሁለት ቁሳቁሶች ግንኙነት በሚፈጥሩበት ጊዜ, በሁለቱ ቁሳቁሶች የተለያዩ የኤሌክትሮኖች ክምችት ምክንያት, በሴሚኮንዳክተሩ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች ወደ ብረቱ ጎን ይሰራጫሉ. የተበታተኑ ኤሌክትሮኖች በብረት አንድ ጫፍ ላይ ያለማቋረጥ ይሰበስባሉ, በዚህም የብረት ዋናውን የኤሌክትሪክ ገለልተኛነት ያጠፋሉ, ከሴሚኮንዳክተር ወደ ብረት በእውቂያው ገጽ ላይ አብሮ የተሰራ የኤሌክትሪክ መስክ ይመሰርታሉ, እና ኤሌክትሮኖች በድርጊት ስር ይንሸራተታሉ. ውስጣዊ የኤሌክትሪክ መስክ, እና የአጓጓዥው ስርጭት እና ተንሸራታች እንቅስቃሴ በአንድ ጊዜ ይከናወናሉ, ከተወሰነ ጊዜ በኋላ ተለዋዋጭ ሚዛን ላይ ለመድረስ እና በመጨረሻም የሾትኪ መገናኛ ይመሰርታሉ. በብርሃን ሁኔታዎች ውስጥ, ማገጃው ክልል በቀጥታ ብርሃንን ይቀበላል እና ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ያመነጫል, በፒኤን መጋጠሚያ ውስጥ ያሉት የፎቶ አመንጪ ተሸካሚዎች ወደ መገናኛው ክልል ለመድረስ በስርጭት ክልል ውስጥ ማለፍ አለባቸው. ከፒኤን መጋጠሚያ ጋር ሲነፃፀር በሾትኪ መጋጠሚያ ላይ የተመሰረተው የፎቶ ዳሳሽ ፈጣን ምላሽ ፍጥነት አለው፣ እና የምላሽ ፍጥነቱ የ ns ደረጃ ላይ እንኳን ሊደርስ ይችላል።