Karazanafitaovana mpamantatra saryFIRAFITRA
Mpamantatra sarydia fitaovana iray izay mamadika ny famantarana optika ho famantarana elektrika, ny firafiny sy ny karazany dia azo zaraina ho sokajy manaraka ireto:
(1) Mpamantatra hazavana mitarika hazavana
Rehefa tratran'ny hazavana ireo fitaovana mpitondra hazavana dia mampitombo ny fitondrany herinaratra ary mampihena ny fanoherany ny fitaovana mpitondra hazavana. Ireo mpitondra hazavana voaentana amin'ny mari-pana ao an-trano dia mihetsika amin'ny fomba mitongilana eo ambanin'ny fiantraikan'ny sehatra elektrika, ka miteraka courant. Eo ambanin'ny toe-javatra misy ny hazavana, dia voaentana ny elektrôna ary mitranga ny fifindrana. Mandritra izany fotoana izany, dia mihelina eo ambanin'ny fiantraikan'ny sehatra elektrika izy ireo mba hamorona courant. Ireo mpitondra hazavana vokarina dia mampitombo ny fitondran'ny herinaratra an'ny fitaovana ary noho izany dia mampihena ny fanoherana. Ny fitaovana mpitsikilo hazavana voaentana amin'ny herinaratra dia mazàna mampiseho tombony avo lenta sy fahaiza-miasa tsara, saingy tsy afaka mamaly ny famantarana optika avo lenta izy ireo, ka miadana ny hafainganam-pandeha, izay mametra ny fampiharana ireo fitaovana mpitondra hazavana amin'ny lafiny sasany.
(2)Mpamantatra sary PN
Ny fitaovana PN photodetector dia miforona amin'ny alalan'ny fifandraisana eo amin'ny akora semiconductor karazana-P sy ny akora semiconductor karazana-N. Alohan'ny hiforonan'ny fifandraisana dia samy hafa ny toetran'ireo akora roa ireo. Ny haavon'ny Fermi ao amin'ny semiconductor karazana-P dia akaikin'ny sisin'ny tarika valence, raha toa kosa ny haavon'ny Fermi ao amin'ny semiconductor karazana-N dia akaikin'ny sisin'ny tarika conduction. Mandritra izany fotoana izany, ny haavon'ny Fermi an'ny akora karazana-N eo amin'ny sisin'ny tarika conduction dia mihetsika midina hatrany mandra-pahatongan'ny haavon'ny Fermi an'ireo akora roa ireo amin'ny toerana iray ihany. Ny fiovan'ny toerana misy ny tarika conduction sy ny tarika valence dia miaraka amin'ny fiolahana ny tarika. Ny PN junction dia ao anatin'ny fifandanjana ary manana haavon'ny Fermi mitovy. Raha jerena ny lafiny famakafakana ny mpitondra fiampangana, ny ankamaroan'ny mpitondra fiampangana ao amin'ny akora karazana-P dia lavaka, raha toa kosa ny ankamaroan'ny mpitondra fiampangana ao amin'ny akora karazana-N dia elektrôna. Rehefa mifandray ireo akora roa ireo, noho ny fahasamihafan'ny fifantohana mpitondra, ny elektrôna ao amin'ny akora karazana-N dia hiparitaka mankany amin'ny karazana-P, raha toa kosa ny elektrôna ao amin'ny akora karazana-N dia hiparitaka amin'ny lalana mifanohitra amin'ny lavaka. Ny faritra tsy voaloa navelan'ny fiparitahan'ny elektrôna sy ny lavaka dia hamorona sehatra elektrika anatiny, ary ny sehatra elektrika anatiny dia hirona amin'ny fivezivezen'ny mpitondra herinaratra, ary ny lalana izoran'ny fivezivezena dia mifanohitra amin'ny lalana izoran'ny fiparitahana, izay midika fa ny fiforonan'ny sehatra elektrika anatiny dia manakana ny fiparitahan'ny mpitondra herinaratra, ary misy ny fivezivezena sy ny fivezivezena ao anatin'ny PN junction mandra-pandanjalanjana ny karazana fihetsehana roa, ka ho aotra ny fikorianan'ny mpitondra herinaratra tsy mihetsika. Fifandanjana dinamika anatiny.
Rehefa tratran'ny taratra hazavana ny PN junction, dia afindra any amin'ny mpitatitra ny angovon'ny photon, ary miteraka mpitatitra fototarazo, izany hoe ny mpivady elektrôna sy lavaka fototarazo. Eo ambany fiantraikan'ny saha elektrika, dia mihetsika mankany amin'ny faritra N sy ny faritra P ny elektrôna sy ny lavaka, ary ny fivezivezen'ny mpitatitra fototarazo dia miteraka courant fototarazo. Izany no foto-kevitra fototry ny photodetector PN junction.
(3)Mpamantatra sary PIN
Ny fotodioda Pin dia fitaovana karazana-P sy fitaovana karazana-N eo anelanelan'ny sosona I, ny sosona I amin'ny fitaovana dia matetika fitaovana anatiny na ambany doping. Mitovy amin'ny fiasan'ny PN junction ny fomba fiasany, rehefa tratran'ny taratra hazavana ny fifandraisana PIN, dia mamindra angovo amin'ny elektrôna ny fotona, ka mamorona mpitondra fiampangana photogenerated, ary ny saha elektrika anatiny na ny saha elektrika ivelany dia hanasaraka ny mpivady elektrôna-lavaka photogenerated ao amin'ny sosona depletion, ary ny mpitondra fiampangana mihelina dia hamorona courant ao amin'ny circuit ivelany. Ny anjara asan'ny sosona I dia ny manitatra ny sakany amin'ny sosona depletion, ary ny sosona I dia ho lasa sosona depletion tanteraka eo ambanin'ny voltazy bias lehibe, ary ny mpivady elektrôna-lavaka novokarina dia hisaraka haingana, ka ny hafainganam-pandehan'ny photodetector PIN junction dia matetika haingana kokoa noho ny an'ny detector PN junction. Ny mpitondra ivelan'ny sosona I dia angonin'ny sosona depletion amin'ny alàlan'ny fihetsehan'ny diffusion, ka mamorona courant diffusion. Ny hatevin'ny sosona I dia matetika manify, ary ny tanjony dia ny hanatsara ny hafainganam-pandehan'ny detector.
(4)Mpamantatra sary APDfotodioda amin'ny firodanan'ny rano
Ny mekanismafotodioda amin'ny firodanan'ny ranoMitovy amin'ny an'ny PN junction ny APD photodetector. Mampiasa PN junction voadotra be ny APD photodetector, lehibe ny voltazy miasa mifototra amin'ny fitadiavana APD, ary rehefa ampiana reverse bias lehibe, dia hitranga ny ionization fifandonana sy ny fitomboan'ny avalanche ao anatin'ny APD, ary mitombo ny fahombiazan'ny photocourant. Rehefa ao amin'ny reverse bias ny APD, dia ho matanjaka be ny saha elektrika ao amin'ny sosona depletion, ary ireo mpitatitra photogenerated vokarin'ny hazavana dia ho tafasaraka haingana ary hivezivezy haingana eo ambanin'ny asan'ny saha elektrika. Misy ny mety hisian'ny elektrôna hifandona amin'ny lattice mandritra ity dingana ity, ka mahatonga ny elektrôna ao amin'ny lattice ho ionized. Averimberina ity dingana ity, ary mifandona amin'ny lattice ihany koa ireo ionized ao amin'ny lattice, ka mahatonga ny isan'ny mpitatitra fiampangana ao amin'ny APD hitombo, ka hiteraka courant lehibe. Io mekanisma ara-batana miavaka ao anatin'ny APD io no mahatonga ny detector miorina amin'ny APD amin'ny ankapobeny dia manana ny toetran'ny hafainganam-pandeha haingana, ny fahazoana courant lehibe ary ny fahatsapana avo lenta. Raha ampitahaina amin'ny PN junction sy ny PIN junction, ny APD dia manana hafainganam-pandeha haingana kokoa, izay ny hafainganam-pandeha haingana indrindra amin'ireo fantsona photosensitive courant.
(5) Mpamantatra sary Schottky junction
Ny rafitra fototra amin'ny photodetector Schottky junction dia diode Schottky, izay mitovy amin'ny toetran'ny PN junction voalaza etsy ambony ny toetrany elektrika, ary manana conductivity unidirectional miaraka amin'ny conductivity tsara sy reverse cut-off. Rehefa mifandray ny metaly manana asa avo lenta sy ny semiconductor manana asa ambany, dia miforona ny sakana Schottky, ary ny junction vokatr'izany dia junction Schottky. Ny mekanisma fototra dia mitovy amin'ny PN junction, raha raisina ho ohatra ny semiconductor karazana-N, rehefa mifandray ny fitaovana roa, noho ny fifantohan'ny elektrôna samihafa amin'ny fitaovana roa, dia hiparitaka any amin'ny ilany metaly ny elektrôna ao amin'ny semiconductor. Miangona tsy an-kijanona amin'ny faran'ny metaly ny elektrôna miparitaka, ka manimba ny tsy fiandaniana elektrika tany am-boalohany amin'ny metaly, ka mamorona saha elektrika namboarina avy amin'ny semiconductor mankany amin'ny metaly eo amin'ny velaran'ny fifandraisana, ary hivezivezy eo ambanin'ny asan'ny saha elektrika anatiny ny elektrôna, ary ny fihetsehana diffusion sy drift an'ny mpitondra dia hatao miaraka, aorian'ny fotoana iray mba hahatratrarana ny equilibrium dinamika, ary farany dia hamorona junction Schottky. Eo ambanin'ny hazavana, ny faritra sakana dia mandray mivantana ny hazavana ary mamorona pair-elektronika-lavaka, raha toa kosa ireo mpitatitra hazavana vokarin'ny hazavana ao anatin'ny PN junction dia mila mandalo ny faritra diffusion mba hahatongavana any amin'ny faritra junction. Raha ampitahaina amin'ny PN junction, ny photodetector miorina amin'ny Schottky junction dia manana hafainganam-pandeha haingana kokoa, ary ny hafainganam-pandehany dia mety hahatratra ny haavon'ny ns mihitsy aza.
Fotoana fandefasana: 13 Aogositra 2024