نوع بنية جهاز الكشف الضوئي

نوعجهاز الكشف الضوئيبناء
الكاشف الضوئيهو جهاز يحول الإشارة البصرية إلى إشارة كهربائية ، ‌ هيكله وتنوعه ، يمكن تقسيمها بشكل أساسي إلى الفئات التالية: ‌
(1) الكاشف الضوئي الموسيقي
عندما تتعرض الأجهزة الضوئية للضوء ، فإن الناقل المولد يزيد من توصيلها ويقلل من مقاومتها. تتحرك شركات النقل في درجة حرارة الغرفة بطريقة اتجاهية تحت عمل مجال كهربائي ، وبالتالي توليد تيار. تحت حالة الضوء ، تكون الإلكترونات متحمسة وتحدث الانتقال. في الوقت نفسه ، ينجرفون تحت عمل حقل كهربائي لتشكيل التيار ضوئي. تزيد الناقلات المولدة للضوء الناتجة من توصيل الجهاز وبالتالي تقلل من المقاومة. عادةً ما تظهر أجهزة الكشف الضوئية الضوئية مكاسبًا عالية واستجابة كبيرة في الأداء ، لكنها لا تستطيع الاستجابة للإشارات البصرية عالية التردد ، وبالتالي فإن سرعة الاستجابة بطيئة ، مما يحد من تطبيق الأجهزة الموسيقية في بعض الجوانب.

(2)PN PhotoDetector
يتم تشكيل PN PhotoDetector عن طريق التلامس بين مادة أشباه الموصلات من النوع P ومواد أشباه الموصلات من النوع N. قبل تكوين جهة الاتصال ، تكون المادتان في حالة منفصلة. يكون مستوى أشباه الموصلات في فريمي في فريمي بالقرب من حافة نطاق التكافؤ ، في حين أن مستوى أشباه الموصلات في فريمي في نوع N-type قريب من حافة نطاق التوصيل. في الوقت نفسه ، يتم تغيير مستوى Fermi للمادة من النوع N على حافة نطاق التوصيل إلى الأسفل حتى يكون مستوى Fermi للمادة في نفس الموضع. ويرافق أيضًا تغيير موضع نطاق التوصيل وفرقة التكافؤ بانحناء الفرقة. تقاطع PN في حالة توازن وله مستوى فيرمي موحد. من جانب تحليل حامل الشحن ، فإن معظم شركات الشحن في مواد P-type هي ثقوب ، في حين أن معظم شركات الشحن في مواد N-type هي الإلكترونات. عندما تكون المادتين على اتصال ، بسبب الفرق في تركيز الناقل ، ستنتشر الإلكترونات الموجودة في المواد من النوع N إلى نوع P ، بينما ستنتشر الإلكترونات في مواد N-type في الاتجاه المعاكس للثقوب. ستشكل المنطقة غير المكافئة التي خلفها نشر الإلكترونات والثقوب مجالًا كهربائيًا مدمجًا ، وسيؤدي المجال الكهربائي المدمج إلى انجراف الناقل ، واتجاه الانجراف معاكسًا لاتجاه الانتشار ، مما يعني أن تشكيل المجال الكهربائي المدمج يمنع انتشار الناقلات ، وهناك كل من الانتشار والانحدار داخل pn-ship-intans اثنين من النشاط المثير للموازنة. توازن ديناميكي داخلي.
عندما يتعرض تقاطع PN للإشعاع الخفيف ، يتم نقل طاقة الفوتون إلى الناقل ، ويتم إنشاء زوج ثقب الإلكترون المولد ضوئيًا. تحت عمل الحقل الكهربائي ، ينجرف الإلكترون والثقب إلى منطقة N ومنطقة P على التوالي ، والانجراف الاتجاهي لحامل الناقل المولد يولد التيار. هذا هو المبدأ الأساسي ل PN Junction PhotoDetector.

(3)دبوس الضوئي
Pin Photodiode هو مادة من النوع P ومواد من النوع N بين طبقة I ، فإن طبقة I من المادة هي عمومًا مادة داخلية أو منخفضة المنشطات. تشبه آلية العمل الخاصة به تقاطع PN ، عندما يتعرض تقاطع الدبوس للإشعاع الخفيف ، يقوم الفوتون بنقل الطاقة إلى الإلكترون ، وتوليد حاملات الشحن المولدة ضوئيًا ، وسيشكل المجال الكهربائي الداخلي أو المجال الكهربائي الخارجي أزواج الفتحة الإلكترونية المولدة ضوئيًا. إن الدور الذي تلعبه الطبقة الأولى هو توسيع عرض طبقة النضوب ، وسوف تصبح الطبقة الأولى تمامًا طبقة النضوب تحت جهد تحيز كبير ، وسيتم فصل أزواج فتحة الإلكترون التي تم إنشاؤها بسرعة ، وبالتالي فإن سرعة استجابة الكشف الضوئي للاستجابة للثول بشكل عام من تلك الموجودة في كاشف Pn. يتم أيضًا جمع الناقلات خارج طبقة I بواسطة طبقة النضوب من خلال حركة الانتشار ، مما يشكل تيارًا نشرًا. سماكة طبقة I رقيقة جدًا بشكل عام ، والغرض منها هو تحسين سرعة استجابة الكاشف.

(4)APD PhotoDetectorالثياب الضوئية Avalanche
آليةالثياب الضوئية Avalancheيشبه ذلك من تقاطع PN. يستخدم APD PhotoDetector تقاطع PN المخدر بشكل كبير ، وجهد التشغيل القائم على اكتشاف APD كبير ، وعندما تتم إضافة تحيز عكسي كبير ، سيحدث تأين التصادم وتكاثر الانهيار الجليدي داخل APD ، ويتم زيادة أداء الكاشف الضوئي. عندما يكون APD في وضع التحيز العكسي ، سيكون الحقل الكهربائي في طبقة النضوب قويًا للغاية ، وسيتم فصل الناقلات المولدة بالضوء الناتجة عن الضوء بسرعة وتنجرف بسرعة تحت عمل الحقل الكهربائي. هناك احتمال أن تصطدم الإلكترونات بالشبكة خلال هذه العملية ، مما تسبب في أن تكون الإلكترونات في الشبكة مؤينة. تتكرر هذه العملية ، وتتأثر الأيونات المتأين في الشبكة مع الشبكة ، مما تسبب في زيادة عدد شركات الشحن في APD ، مما يؤدي إلى تيار كبير. هذه الآلية الفيزيائية الفريدة داخل APD هي أن أجهزة الكشف المستندة إلى APD لها عمومًا خصائص سرعة الاستجابة السريعة ، واكتساب القيمة الحالية الكبيرة وحساسية عالية. بالمقارنة مع تقاطع PN وتقاطع دبوس ، فإن APD لديه سرعة استجابة أسرع ، وهي أسرع سرعة استجابة بين الأنابيب الحالية الحساسة.

(5) شوتكي تقاطع الضوئي
الهيكل الأساسي لثنائي تقاطع Schottky هو الصمام الثنائي Schottky ، وتشبه خصائصه الكهربائية تلك الموجودة في تقاطع PN الموصوف أعلاه ، ولها توصلية أحادية الاتجاه مع التوصيل الإيجابي والقطع العكسي. عندما يكون المعدن ذو وظيفة عمل عالية وشبكيات ذات أشباه الموصلات مع اتصال وظيفة منخفضة العمل ، يتم تشكيل حاجز Schottky ، والتقاطع الناتج هو تقاطع Schottky. تشبه الآلية الرئيسية إلى حد ما تقاطع PN ، مع أخذ أشباه الموصلات من النوع N كمثال ، عندما يتشكل مادتين ، بسبب تركيزات الإلكترون المختلفة للمادة ، ستنتشر الإلكترونات في أشباه الموصلات إلى الجانب المعدني. تتراكم الإلكترونات المنتشرة بشكل مستمر في أحد أطراف المعدن ، وبالتالي تدمير الحياد الكهربائي الأصلي للمعدن ، وتشكيل مجال كهربائي مدمج من أشباه الموصلات إلى المعدن على سطح التلامس ، وسوف ينجرف الإلكترونات تحت حقل كهربائي داخلي ، وينتشر في تشكيله ، وأخيراً. في ظل الظروف الإضاءة ، تمتص منطقة الحاجز مباشرة الضوء وتولد أزواج فتحة الإلكترون ، في حين تحتاج الناقلات المولدة ضوئيًا داخل تقاطع PN إلى المرور عبر منطقة الانتشار للوصول إلى منطقة الوصلات. بالمقارنة مع تقاطع PN ، فإن الكشف الضوئي القائم على تقاطع Schottky لديه سرعة استجابة أسرع ، ويمكن أن تصل سرعة الاستجابة إلى مستوى NS.