Math odyfais ffotosynhwyryddstrwythur
Ffotosynhwyryddyn ddyfais sy'n trosi signal optegol yn signal trydanol, gellir rhannu ei strwythur a'i amrywiaeth yn bennaf i'r categorïau canlynol:
(1) Ffotosynhwyrydd ffotoddargludol
Pan fydd dyfeisiau ffotoddargludol yn agored i olau, mae'r cludwr a gynhyrchir gan y ffoto yn cynyddu eu dargludedd ac yn lleihau eu gwrthiant. Mae'r cludwyr a gyffroir ar dymheredd ystafell yn symud mewn modd cyfeiriadol o dan weithred maes trydan, gan gynhyrchu cerrynt felly. O dan amod golau, mae electronau'n cael eu cyffroi ac mae trawsnewidiad yn digwydd. Ar yr un pryd, maent yn drifftio o dan weithred maes trydan i ffurfio ffotogerrynt. Mae'r cludwyr a gynhyrchir gan y ffoto sy'n deillio o hyn yn cynyddu dargludedd y ddyfais ac felly'n lleihau'r gwrthiant. Mae ffotosynhwyryddion ffotoddargludol fel arfer yn dangos enillion uchel ac ymatebolrwydd gwych o ran perfformiad, ond ni allant ymateb i signalau optegol amledd uchel, felly mae'r cyflymder ymateb yn araf, sy'n cyfyngu ar gymhwyso dyfeisiau ffotoddargludol mewn rhai agweddau.
(2)Ffotosynhwyrydd PN
Mae ffotosynhwyrydd PN yn cael ei ffurfio gan y cyswllt rhwng deunydd lled-ddargludyddion math-P a deunydd lled-ddargludyddion math-N. Cyn ffurfio'r cyswllt, mae'r ddau ddeunydd mewn cyflwr ar wahân. Mae lefel Fermi mewn lled-ddargludyddion math-P yn agos at ymyl y band falens, tra bod lefel Fermi mewn lled-ddargludyddion math-N yn agos at ymyl y band dargludiad. Ar yr un pryd, mae lefel Fermi y deunydd math-N ar ymyl y band dargludiad yn cael ei symud i lawr yn barhaus nes bod lefel Fermi y ddau ddeunydd yn yr un safle. Mae newid safle'r band dargludiad a'r band falens hefyd yn cyd-fynd â phlygu'r band. Mae'r gyffordd PN mewn cydbwysedd ac mae ganddi lefel Fermi unffurf. O safbwynt dadansoddi cludwyr gwefr, mae'r rhan fwyaf o'r cludwyr gwefr mewn deunyddiau math-P yn dyllau, tra bod y rhan fwyaf o'r cludwyr gwefr mewn deunyddiau math-N yn electronau. Pan fydd y ddau ddeunydd mewn cysylltiad, oherwydd y gwahaniaeth yng nghrynodiad y cludwr, bydd yr electronau mewn deunyddiau math-N yn tryledu i'r math-P, tra bydd yr electronau mewn deunyddiau math-N yn tryledu i'r cyfeiriad arall i'r tyllau. Bydd yr ardal heb ei digolledu a adawyd gan drylediad electronau a thyllau yn ffurfio maes trydan adeiledig, a bydd y maes trydan adeiledig yn tueddu i ddrifft cludwr, ac mae cyfeiriad y drifft yn union gyferbyn â chyfeiriad y trylediad, sy'n golygu bod ffurfio'r maes trydan adeiledig yn atal trylediad cludwyr, ac mae trylediad a drifft y tu mewn i'r gyffordd PN nes bod y ddau fath o symudiad wedi'u cydbwyso, fel bod llif y cludwr statig yn sero. Cydbwysedd deinamig mewnol.
Pan fydd y gyffordd PN yn agored i ymbelydredd golau, mae egni'r ffoton yn cael ei drosglwyddo i'r cludwr, a chynhyrchir y cludwr a gynhyrchir gan ffoton, hynny yw, y pâr electron-twll a gynhyrchir gan ffoton. O dan weithred y maes trydan, mae'r electron a'r twll yn symud i'r rhanbarth N a'r rhanbarth P yn y drefn honno, ac mae drifft cyfeiriadol y cludwr a gynhyrchir gan ffoton yn cynhyrchu ffotogerrynt. Dyma egwyddor sylfaenol synhwyrydd ffoto cyffordd PN.
(3)Ffotosynhwyrydd PIN
Mae ffotodiod pin yn ddeunydd math-P a deunydd math-N rhwng yr haen I, mae haen I y deunydd yn gyffredinol yn ddeunydd mewnol neu ddeunydd dopio isel. Mae ei fecanwaith gweithio yn debyg i'r gyffordd PN, pan fydd y gyffordd PIN yn agored i ymbelydredd golau, mae'r ffoton yn trosglwyddo egni i'r electron, gan gynhyrchu cludwyr gwefr a gynhyrchir gan ffoton, a bydd y maes trydan mewnol neu'r maes trydan allanol yn gwahanu'r parau electron-twll a gynhyrchir gan ffoton yn yr haen disbyddu, a bydd y cludwyr gwefr a ddrifftiwyd yn ffurfio cerrynt yn y gylched allanol. Rôl haen I yw ehangu lled yr haen disbyddu, a bydd yr haen I yn dod yn haen disbyddu yn llwyr o dan foltedd rhagfarn mawr, a bydd y parau electron-twll a gynhyrchir yn cael eu gwahanu'n gyflym, felly mae cyflymder ymateb y ffotosynhwyrydd cyffordd PIN yn gyffredinol yn gyflymach na chyflymder ymateb y synhwyrydd cyffordd PN. Mae cludwyr y tu allan i'r haen I hefyd yn cael eu casglu gan yr haen disbyddu trwy symudiad trylediad, gan ffurfio cerrynt trylediad. Mae trwch yr haen I yn gyffredinol yn denau iawn, a'i bwrpas yw gwella cyflymder ymateb y synhwyrydd.
(4)Ffotosynhwyrydd APDffotodiod eirlithriad
Y mecanwaith offotodiod eirlithriadyn debyg i gyffordd PN. Mae ffotosynhwyrydd APD yn defnyddio cyffordd PN wedi'i dopio'n drwm, mae'r foltedd gweithredu yn seiliedig ar ganfod APD yn fawr, a phan ychwanegir rhagfarn gwrthdro mawr, bydd ïoneiddio gwrthdrawiad a lluosi eirlithriad yn digwydd y tu mewn i APD, ac mae perfformiad y synhwyrydd yn cynyddu'r ffotogerrynt. Pan fydd APD yn y modd rhagfarn gwrthdro, bydd y maes trydan yn yr haen disbyddu yn gryf iawn, a bydd y cludwyr ffotogenedig a gynhyrchir gan olau yn cael eu gwahanu'n gyflym ac yn drifftio'n gyflym o dan weithred y maes trydan. Mae tebygolrwydd y bydd electronau'n taro i'r dellt yn ystod y broses hon, gan achosi i'r electronau yn y dellt gael eu hïoneiddio. Ailadroddir y broses hon, ac mae'r ïonau ïoneiddiedig yn y dellt hefyd yn gwrthdaro â'r dellt, gan achosi i nifer y cludwyr gwefr yn yr APD gynyddu, gan arwain at gerrynt mawr. Y mecanwaith ffisegol unigryw hwn y tu mewn i APD sydd gan synwyryddion sy'n seiliedig ar APD yn gyffredinol nodweddion cyflymder ymateb cyflym, enillion gwerth cerrynt mawr a sensitifrwydd uchel. O'i gymharu â chyffordd PN a chyffordd PIN, mae gan APD gyflymder ymateb cyflymach, sef y cyflymder ymateb cyflymaf ymhlith y tiwbiau ffotosensitif cyfredol.
(5) Ffotosynhwyrydd cyffordd Schottky
Strwythur sylfaenol y ffotosynhwyrydd cyffordd Schottky yw deuod Schottky, y mae ei nodweddion trydanol yn debyg i rai'r gyffordd PN a ddisgrifiwyd uchod, ac mae ganddo ddargludedd unffordd gyda dargludiad positif a thorri i ffwrdd yn ôl. Pan fydd metel â swyddogaeth waith uchel a lled-ddargludydd â swyddogaeth waith isel yn ffurfio cyswllt, mae rhwystr Schottky yn cael ei ffurfio, a'r gyffordd sy'n deillio o hynny yw cyffordd Schottky. Mae'r prif fecanwaith braidd yn debyg i'r gyffordd PN, gan gymryd lled-ddargludyddion math-N fel enghraifft, pan fydd dau ddeunydd yn ffurfio cyswllt, oherwydd y crynodiadau electron gwahanol o'r ddau ddeunydd, bydd yr electronau yn y lled-ddargludydd yn tryledu i ochr y metel. Mae'r electronau gwasgaredig yn cronni'n barhaus ar un pen o'r metel, gan ddinistrio niwtraliaeth drydanol wreiddiol y metel, gan ffurfio maes trydan adeiledig o'r lled-ddargludydd i'r metel ar yr wyneb cyswllt, a bydd yr electronau'n drifftio o dan weithred y maes trydan mewnol, a bydd symudiad trylediad a drifft y cludwr yn cael ei gynnal ar yr un pryd, ar ôl cyfnod o amser i gyrraedd cydbwysedd deinamig, ac yn olaf yn ffurfio cyffordd Schottky. O dan amodau golau, mae'r rhanbarth rhwystr yn amsugno golau'n uniongyrchol ac yn cynhyrchu parau electron-twll, tra bod angen i'r cludwyr a gynhyrchir gan ffotogennyrch y tu mewn i'r gyffordd PN basio trwy'r rhanbarth trylediad i gyrraedd y rhanbarth cyffordd. O'i gymharu â chyffordd PN, mae gan y ffotosynhwyrydd sy'n seiliedig ar gyffordd Schottky gyflymder ymateb cyflymach, a gall y cyflymder ymateb hyd yn oed gyrraedd lefel ns.
Amser postio: Awst-13-2024