Aina ya muundo wa kifaa cha photodetector

Aina yakifaa cha kugundua pichamuundo
Kitambuzi cha pichani kifaa ambacho hubadilisha mawimbi ya macho kuwa ishara ya umeme, muundo na aina yake, inaweza kugawanywa katika vikundi vifuatavyo:
(1) Photoconductive photodetector
Wakati vifaa vya fotoconductive vinapowekwa wazi kwa mwanga, mtoa huduma wa picha huongeza upitishaji wao na kupunguza upinzani wao. Wafanyabiashara wenye msisimko kwenye joto la kawaida huhamia kwa njia ya mwelekeo chini ya hatua ya shamba la umeme, na hivyo kuzalisha sasa. Chini ya hali ya mwanga, elektroni ni msisimko na mpito hutokea. Wakati huo huo, wao huteleza chini ya hatua ya uwanja wa umeme ili kuunda photocurrent. Wafanyabiashara wa picha zinazozalishwa huongeza conductivity ya kifaa na hivyo kupunguza upinzani. Vigunduzi vya fotoconductive kwa kawaida huonyesha faida ya juu na mwitikio mkubwa katika utendakazi, lakini haviwezi kujibu mawimbi ya macho ya masafa ya juu, kwa hivyo kasi ya majibu ni ya polepole, ambayo huzuia utumiaji wa vifaa vya upitishaji picha katika baadhi ya vipengele.

(2)Kitambuzi cha picha cha PN
Kitambuzi cha picha cha PN huundwa na mgusano kati ya nyenzo za semiconductor za aina ya P na nyenzo za semiconductor za aina ya N. Kabla ya kuunda mawasiliano, nyenzo hizo mbili ziko katika hali tofauti. Kiwango cha Fermi katika semiconductor ya aina ya P iko karibu na ukingo wa bendi ya valence, wakati kiwango cha Fermi katika semiconductor ya aina ya N iko karibu na ukingo wa bendi ya upitishaji. Wakati huo huo, kiwango cha Fermi cha nyenzo za aina ya N kwenye ukingo wa bendi ya upitishaji kinaendelea kuhamishwa chini hadi kiwango cha Fermi cha vifaa viwili kiko katika nafasi sawa. Mabadiliko ya nafasi ya bendi ya uendeshaji na bendi ya valence pia inaambatana na kupiga bendi. Makutano ya PN yako katika usawa na yana kiwango sawa cha Fermi. Kutoka kwa kipengele cha uchambuzi wa carrier wa malipo, wengi wa flygbolag za malipo katika vifaa vya aina ya P ni mashimo, wakati wengi wa flygbolag za malipo katika vifaa vya aina ya N ni elektroni. Nyenzo hizi mbili zinapogusana, kwa sababu ya tofauti ya ukolezi wa mtoa huduma, elektroni katika nyenzo za aina ya N zitaenea kwa aina ya P, wakati elektroni katika nyenzo za aina ya N zitaenea katika mwelekeo kinyume na mashimo. Eneo ambalo halijalipwa lililoachwa na uenezaji wa elektroni na mashimo litaunda uwanja wa umeme uliojengwa, na uwanja wa umeme uliojengwa utafanya drift ya carrier, na mwelekeo wa drift ni kinyume tu na mwelekeo wa kuenea, ambayo ina maana kwamba uundaji wa uwanja wa umeme uliojengewa ndani huzuia uenezaji wa wabebaji, na kuna utengamano na kupeperushwa ndani ya makutano ya PN hadi aina mbili za mwendo ziwe na usawa, ili mtiririko wa carrier tuli uwe sifuri. Usawa wa ndani wa nguvu.
Wakati makutano ya PN yanapofunuliwa na mionzi ya mwanga, nishati ya photon huhamishiwa kwa carrier, na carrier wa picha, yaani, jozi ya picha ya elektroni-shimo, huzalishwa. Chini ya hatua ya uwanja wa umeme, elektroni na shimo huteleza hadi eneo la N na eneo la P mtawaliwa, na mwelekeo wa mtoa huduma wa picha huzalisha picha ya sasa. Hii ni kanuni ya msingi ya PN junction photodetector.

(3)Kitambuzi cha picha cha PIN
Pin photodiode ni nyenzo ya aina ya P na nyenzo za aina ya N kati ya safu ya I, safu ya I ya nyenzo kwa ujumla ni nyenzo ya asili au ya chini. Utaratibu wake wa kufanya kazi ni sawa na makutano ya PN, wakati makutano ya PIN yanapofunuliwa na mionzi ya mwanga, fotoni huhamisha nishati kwa elektroni, kutoa vibebaji vya malipo ya picha, na uwanja wa umeme wa ndani au uwanja wa nje wa umeme utatenganisha shimo la elektroni lililochanganyika. jozi katika safu ya kupungua, na flygbolag za malipo zilizopigwa zitaunda sasa katika mzunguko wa nje. Jukumu linalochezwa na safu ya I ni kupanua upana wa safu ya kupungua, na safu nitakuwa kabisa safu ya kupungua chini ya voltage kubwa ya upendeleo, na jozi za shimo za elektroni zinazozalishwa zitatenganishwa kwa kasi, hivyo kasi ya majibu ya Kitambua picha cha makutano ya PIN kwa ujumla huwa na kasi zaidi kuliko kigunduzi cha makutano ya PN. Flygbolag nje ya safu ya I pia hukusanywa na safu ya kupungua kwa njia ya mwendo wa kuenea, na kutengeneza sasa ya kuenea. Unene wa safu ya I kwa ujumla ni nyembamba sana, na madhumuni yake ni kuboresha kasi ya majibu ya detector.

(4)Kitambuzi cha picha cha APDBanguko photodiode
Utaratibu waBanguko photodiodeni sawa na ile ya makutano ya PN. Kitambua picha cha APD hutumia makutano ya PN yenye doped sana, volteji ya uendeshaji kulingana na ugunduzi wa APD ni kubwa, na wakati upendeleo mkubwa wa kinyume unapoongezwa, ioni ya mgongano na kuzidisha kwa maporomoko ya theluji kutatokea ndani ya APD, na utendakazi wa kigunduzi huongezeka photocurrent. Wakati APD iko katika hali ya upendeleo wa kinyume, uga wa umeme katika safu ya kupungua utakuwa na nguvu sana, na vibebaji vya picha vinavyozalishwa na mwanga vitatenganishwa haraka na kupeperushwa haraka chini ya utendi wa uwanja wa umeme. Kuna uwezekano kwamba elektroni zitagonga kwenye kimiani wakati wa mchakato huu, na kusababisha elektroni kwenye kimiani kuwa ioni. Utaratibu huu unarudiwa, na ioni za ionized kwenye lati pia hugongana na lati, na kusababisha idadi ya wabebaji wa malipo katika APD kuongezeka, na kusababisha mkondo mkubwa. Ni utaratibu huu wa kipekee wa kimaumbile ndani ya APD ambao vigunduzi vinavyotegemea APD kwa ujumla vina sifa za kasi ya majibu ya haraka, faida kubwa ya sasa ya thamani na usikivu wa juu. Ikilinganishwa na makutano ya PN na makutano ya PIN, APD ina kasi ya majibu ya haraka zaidi, ambayo ndiyo kasi ya majibu kati ya mirija ya sasa inayohisi picha.

(5) Schottky makutano photodetector
Muundo wa msingi wa photodetector ya makutano ya Schottky ni diode ya Schottky, ambayo sifa zake za umeme ni sawa na za makutano ya PN yaliyoelezwa hapo juu, na ina conductivity ya unidirectional na conduction chanya na reverse kukatwa. Wakati chuma kilicho na kazi ya juu ya kazi na semiconductor yenye mawasiliano ya chini ya fomu ya kazi, kizuizi cha Schottky kinaundwa, na makutano yanayotokana ni makutano ya Schottky. Utaratibu kuu ni sawa na makutano ya PN, ikichukua semiconductors ya aina ya N kama mfano, wakati vifaa viwili vinapogusana, kwa sababu ya viwango tofauti vya elektroni vya nyenzo hizo mbili, elektroni kwenye semiconductor zitaenea kwa upande wa chuma. Elektroni zilizotawanyika hujilimbikiza kila mwisho kwenye ncha moja ya chuma, na hivyo kuharibu kutoegemea kwa umeme kwa chuma, kutengeneza uwanja wa umeme uliojengwa kutoka kwa semiconductor hadi chuma kwenye uso wa mawasiliano, na elektroni zitateleza chini ya hatua ya sehemu ya ndani ya umeme, na mwendo wa msambazaji na kuteleza wa mtoa huduma utafanywa kwa wakati mmoja, baada ya muda wa kufikia usawa unaobadilika, na hatimaye kuunda makutano ya Schottky. Chini ya hali ya mwanga, eneo la kizuizi hufyonza mwanga moja kwa moja na kuzalisha jozi za mashimo ya elektroni, huku vichukuzi vilivyo na picha vilivyo ndani ya makutano ya PN vinahitaji kupita eneo la usambaaji ili kufikia eneo la makutano. Ikilinganishwa na makutano ya PN, kigundua picha kulingana na makutano ya Schottky kina kasi ya kujibu, na kasi ya majibu inaweza hata kufikia kiwango cha ns.