Aina ya muundo wa kifaa cha kigunduzi cha picha

Aina yakifaa cha kugundua pichamuundo
Kigunduzi cha pichani kifaa kinachobadilisha ishara ya macho kuwa ishara ya umeme, muundo na aina yake, kinaweza kugawanywa katika kategoria zifuatazo:
(1) Kigunduzi cha picha kinachopitisha mwanga
Vifaa vya upitishaji mwanga vinapowekwa wazi kwa mwanga, kibebaji kinachozalishwa na mwanga huongeza upitishaji mwanga na hupunguza upinzani wake. Vibebaji vinavyosisimka kwenye joto la kawaida husogea kwa mwelekeo chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme, na hivyo kutoa mkondo. Chini ya hali ya mwanga, elektroni husisimka na mpito hutokea. Wakati huo huo, husogea chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme ili kuunda mkondo wa mwanga. Vibebaji vinavyozalishwa na mwanga huongeza upitishaji mwanga wa kifaa na hivyo kupunguza upinzani. Vigunduzi vya upitishaji mwanga kwa kawaida huonyesha ongezeko kubwa na mwitikio mkubwa katika utendaji, lakini haviwezi kujibu ishara za macho zenye masafa ya juu, kwa hivyo kasi ya mwitikio ni polepole, ambayo hupunguza matumizi ya vifaa vya upitishaji mwanga katika baadhi ya vipengele.

(2)Kigunduzi cha picha cha PN
Kigunduzi cha picha cha PN huundwa kwa mguso kati ya nyenzo ya semiconductor ya aina ya P na nyenzo ya semiconductor ya aina ya N. Kabla ya mguso kutengenezwa, nyenzo hizo mbili ziko katika hali tofauti. Kiwango cha Fermi katika semiconductor ya aina ya P kiko karibu na ukingo wa bendi ya valensi, huku kiwango cha Fermi katika semiconductor ya aina ya N kiko karibu na ukingo wa bendi ya upitishaji. Wakati huo huo, kiwango cha Fermi cha nyenzo ya aina ya N kwenye ukingo wa bendi ya upitishaji huhamishwa chini kila mara hadi kiwango cha Fermi cha nyenzo hizo mbili kiwe katika nafasi moja. Mabadiliko ya nafasi ya bendi ya upitishaji na bendi ya valensi pia yanaambatana na kupinda kwa bendi. Makutano ya PN yako katika usawa na ina kiwango sawa cha Fermi. Kutoka kwa kipengele cha uchambuzi wa kibeba chaji, vibeba chaji vingi katika nyenzo za aina ya P ni mashimo, huku vibeba chaji vingi katika nyenzo za aina ya N ni elektroni. Wakati nyenzo hizo mbili zinapogusana, kutokana na tofauti ya mkusanyiko wa kibebaji, elektroni katika nyenzo za aina ya N zitasambaa hadi aina ya P, huku elektroni katika nyenzo za aina ya N zitasambaa katika mwelekeo tofauti na mashimo. Eneo lisilolipwa lililoachwa na usambazaji wa elektroni na mashimo litaunda uwanja wa umeme uliojengewa ndani, na uwanja wa umeme uliojengewa ndani utaelekeza mwelekeo wa mkondo wa mkondo, na mwelekeo wa mkondo ni kinyume kidogo na mwelekeo wa mkondo, ambayo ina maana kwamba uundaji wa uwanja wa umeme uliojengewa ndani huzuia mkondo wa mkondo wa mkondo, na kuna mkondo na mkondo ndani ya makutano ya PN hadi aina mbili za mwendo ziwe sawa, ili mtiririko wa mkondo wa mkondo tuli uwe sifuri. Usawa wa ndani wa nguvu.
Wakati makutano ya PN yanapoathiriwa na mionzi ya mwanga, nishati ya fotoni huhamishiwa kwenye kibebaji, na kibebaji kinachozalishwa na picha, yaani, jozi ya elektroni-shimo linalozalishwa na picha, huzalishwa. Chini ya hatua ya uwanja wa umeme, elektroni na shimo husogea hadi eneo la N na eneo la P mtawalia, na kusogea kwa mwelekeo wa kibebaji kinachozalishwa na picha hutoa mkondo wa picha. Hii ndiyo kanuni ya msingi ya kigunduzi cha picha cha makutano ya PN.

(3)Kigunduzi cha picha cha PIN
Photodiodi ya pini ni nyenzo ya aina ya P na nyenzo ya aina ya N kati ya safu ya I, safu ya I ya nyenzo kwa ujumla ni nyenzo ya ndani au isiyotumia dawa nyingi. Utaratibu wake wa kufanya kazi ni sawa na makutano ya PN, wakati makutano ya PIN yanapowekwa wazi kwa mionzi ya mwanga, fotoni huhamisha nishati hadi kwa elektroni, na kutoa vibebaji vya chaji vinavyozalishwa na picha, na uwanja wa umeme wa ndani au uwanja wa umeme wa nje utatenganisha jozi za elektroni-shimo zinazozalishwa na picha katika safu ya kupungua, na vibebaji vya chaji vilivyoteleza vitaunda mkondo katika saketi ya nje. Jukumu linalochezwa na safu ya I ni kupanua upana wa safu ya kupungua, na safu ya I itakuwa kabisa safu ya kupungua chini ya volteji kubwa ya upendeleo, na jozi za elektroni-shimo zinazozalishwa zitatenganishwa haraka, kwa hivyo kasi ya mwitikio wa kigunduzi cha picha cha makutano ya PIN kwa ujumla ni haraka kuliko ile ya kigunduzi cha makutano ya PN. Vibebaji nje ya safu ya I pia hukusanywa na safu ya kupungua kupitia mwendo wa usambazaji, na kutengeneza mkondo wa usambazaji. Unene wa safu ya I kwa ujumla ni mwembamba sana, na kusudi lake ni kuboresha kasi ya mwitikio wa kigunduzi.

(4)Kigunduzi cha picha cha APDfotodiodi ya maporomoko ya theluji
Utaratibu wafotodiodi ya maporomoko ya thelujini sawa na ile ya makutano ya PN. Kigunduzi cha picha cha APD hutumia makutano ya PN yaliyo na dope nyingi, 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 utendaji wa kigunduzi huongezeka kwa mkondo wa mwanga. Wakati APD iko katika hali ya upendeleo wa kinyume, uwanja wa umeme katika safu ya kupungua utakuwa na nguvu sana, na vibebaji vinavyozalishwa na mwanga vitatenganishwa haraka na kuteleza haraka chini ya hatua ya uwanja wa umeme. Kuna uwezekano kwamba elektroni zitagongana na kimiani wakati wa mchakato huu, na kusababisha elektroni kwenye kimiani kuwa ioni. Mchakato huu unarudiwa, na ioni zilizo na ioni kwenye kimiani pia zinagongana na kimiani, na kusababisha idadi ya vibebaji vya chaji katika APD kuongezeka, na kusababisha mkondo mkubwa. Ni utaratibu huu wa kipekee wa kimwili ndani ya APD kwamba vigunduzi vinavyotegemea APD kwa ujumla vina sifa za kasi ya mwitikio wa haraka, ongezeko kubwa la thamani ya mkondo na unyeti wa juu. Ikilinganishwa na makutano ya PN na makutano ya PIN, APD ina kasi ya mwitikio wa haraka zaidi, ambayo ndiyo kasi ya mwitikio wa haraka zaidi miongoni mwa mirija ya sasa inayohisi mwanga.

(5) Kigunduzi cha picha cha makutano cha Schottky
Muundo wa msingi wa kigunduzi cha picha cha makutano cha Schottky ni diode ya Schottky, ambayo sifa zake za umeme zinafanana na zile za makutano ya PN yaliyoelezwa hapo juu, na ina upitishaji wa mwelekeo mmoja wenye upitishaji chanya na mkato wa nyuma. Wakati chuma chenye kitendakazi cha juu cha kazi na semiconductor yenye kitendakazi cha chini cha kazi huunda mguso, kizuizi cha Schottky huundwa, na makutano yanayotokana ni makutano ya Schottky. Utaratibu mkuu ni sawa na makutano ya PN, kwa kuchukua semiconductor za aina ya N kama mfano, wakati nyenzo mbili zinapounda mguso, kutokana na viwango tofauti vya elektroni vya nyenzo hizo mbili, elektroni katika semiconductor zitasambaa hadi upande wa chuma. Elektroni zilizosambaa hujikusanya mfululizo kwenye ncha moja ya chuma, hivyo kuharibu upendeleo wa awali wa umeme wa chuma, na kutengeneza uwanja wa umeme uliojengwa ndani kutoka semiconductor hadi chuma kwenye uso wa mguso, na elektroni zitateleza chini ya kitendo cha uwanja wa ndani wa umeme, na mwendo wa uenezaji na utelezi wa kibebaji utafanywa kwa wakati mmoja, baada ya kipindi cha muda kufikia usawa wa nguvu, na hatimaye kuunda makutano ya Schottky. Chini ya hali ya mwanga, eneo la kizuizi hunyonya mwanga moja kwa moja na kutoa jozi za elektroni-mashimo, huku vibebaji vinavyozalishwa na picha ndani ya makutano ya PN vikihitaji kupita katika eneo la usambazaji ili kufikia eneo la makutano. Ikilinganishwa na makutano ya PN, kigunduzi cha picha kinachotegemea makutano ya Schottky kina kasi ya mwitikio wa haraka zaidi, na kasi ya mwitikio inaweza hata kufikia kiwango cha ns.