Czym jest fotodetektor PIN

Co to jestFotodetektor PIN

Fotodetektor to po prostu bardzo czułypółprzewodnikowe urządzenie fotonicznektóry przetwarza światło na energię elektryczną wykorzystując efekt fotoelektryczny. Jego głównym elementem jest fotodioda (fotodetektor PD). Najpopularniejszy typ składa się ze złącza PN, odpowiednich elektrod i obudowy. Charakteryzuje się przewodnością jednokierunkową. Po przyłożeniu napięcia przewodzenia dioda przewodzi; po przyłożeniu napięcia wstecznego dioda się wyłącza. Fotodetektor PD jest podobny do zwykłej diody półprzewodnikowej, z tą różnicą, żeFotodetektor PDDziała pod napięciem wstecznym i może być odsłonięty. Jest umieszczany w obudowie przez okienko lub połączenie światłowodowe, co pozwala światłu dotrzeć do światłoczułej części urządzenia.

Tymczasem najczęściej używanym elementem w fotodetektorze PD nie jest złącze PN, lecz złącze PIN. W porównaniu ze złączem PN, złącze PIN ma dodatkową warstwę I pośrodku. Warstwa I jest warstwą półprzewodnika typu N o bardzo niskim stężeniu domieszkowania. Ponieważ jest to półprzewodnik prawie samoistny o niskim stężeniu, nazywa się go warstwą I. Warstwa I jest stosunkowo gruba i zajmuje prawie cały obszar zubożony. Zdecydowana większość padających fotonów jest absorbowana w warstwie I i generuje pary elektron-dziura (nośniki fotogenerowane). Po obu stronach warstwy I znajdują się półprzewodniki typu P i typu N o bardzo wysokim stężeniu domieszkowania. Warstwy P i N są bardzo cienkie, absorbują bardzo małą część padających fotonów i generują niewielką liczbę nośników fotogenerowanych. Taka struktura może znacznie przyspieszyć szybkość odpowiedzi efektu fotoelektrycznego. Jednak zbyt szeroki obszar zubożony wydłuży czas dryfu fotogenerowanych nośników w obszarze zubożonym, co z kolei prowadzi do wolniejszej odpowiedzi. Dlatego szerokość obszaru zubożonego powinna być dobierana w rozsądny sposób. Szybkość reakcji diody ze złączem PIN można zmienić, kontrolując szerokość obszaru zubożonego.

Fotodetektor PIN to precyzyjny detektor promieniowania o doskonałej rozdzielczości energetycznej i wydajności detekcji. Umożliwia precyzyjny pomiar różnych rodzajów energii promieniowania, zapewniając szybką reakcję i wysoką stabilność. FunkcjafotodetektorCelem jest konwersja dwóch sygnałów fal świetlnych po częstotliwości dudnienia na sygnały elektryczne, eliminacja dodatkowego szumu natężenia światła lokalnego oscylatora, wzmocnienie sygnału o częstotliwości pośredniej oraz poprawa stosunku sygnału do szumu. Fotodetektory PIN charakteryzują się prostą konstrukcją, łatwością obsługi, wysoką czułością, dużym wzmocnieniem, szerokim pasmem, niskim poziomem szumów i silnymi właściwościami przeciwzakłóceniowymi. Mogą pracować stabilnie w różnych trudnych warunkach i są stosowane głównie do detekcji sygnału lidarowego przy pomiarze wiatru.