フォトセクターデバイス構造のタイプ

タイプのタイプ光検出器デバイス構造
光検出器光信号を電気信号に変換するデバイスであり、その構造と品種、‌は主に次のカテゴリに分けることができます。
（1）光導管光検出器
光伝導デバイスが光にさらされると、光発生したキャリアは導電率を向上させ、抵抗性を低下させます。室温で励起されたキャリアは、電界の作用の下で方向に移動し、電流を生成します。光の状態では、電子が励起され、遷移が発生します。同時に、それらは電界の作用下で漂流して光電流を形成します。結果として生じる光発生キャリアは、デバイスの導電率を高め、抵抗を減らします。光伝導の光検出器は通常、パフォーマンスに高いゲインと優れた応答性を示しますが、高周波光学信号に応答することはできないため、応答速度は遅く、光伝導デバイスの適用がいくつかの側面に制限されます。

（2）PN PhototeTector
PN光検出器は、P型半導体材料とN型半導体材料との接触によって形成されます。接触が形成される前に、2つの材料は別の状態にあります。 P型半導体のフェルミレベルは価数帯域の端に近く、n型半導体のフェルミレベルは伝導帯の端に近いです。同時に、伝導帯の端にあるN型材料のフェルミレベルは、2つの材料のフェルミレベルが同じ位置になるまで連続的に下方に移動します。伝導帯と価電子帯の位置の変化には、バンドの曲げも伴います。 PN接合部は平衡状態にあり、均一なフェルミレベルを持っています。電荷キャリア分析の側面から、P型材料の電荷キャリアのほとんどは穴であり、N型材料の電荷キャリアのほとんどは電子です。キャリア濃度の違いにより、2つの材料が接触している場合、N型材料の電子はP型に拡散しますが、N型材料の電子は穴とは反対方向に拡散します。電子と穴の拡散によって残されていない補償領域は、組み込みの電界を形成し、組み込みの電界はキャリアのドリフトを動かし、ドリフトの方向は拡散の方向とは正反対です。内部動的バランス。
PN接合部が光放射にさらされると、光子のエネルギーがキャリアに伝達され、光発生したキャリア、つまり光生成された電子穴ペアが生成されます。電界の作用の下で、電子と穴はそれぞれN領域とP領域にドリフトし、光発生したキャリアの方向ドリフトは光電流を生成します。これは、PN接合光検出器の基本原理です。

（3）PIN Photodetector
PINフォトダイオードは、I層の間のP型材料とN型材料であり、材料のi層は一般に固有または低ドーピング材料です。その作業メカニズムは、ピン接合が光放射にさらされるとPN接合部に類似しています。光子が電子にエネルギーを透過し、光発生電荷キャリアを生成し、内部電界または外部電界が枯渇層の光発生電子ホールペアを分離し、垂直電荷キャリアは外部回路の電流を形成します。レイヤーIが果たす役割は、枯渇層の幅を拡大することであり、レイヤーIは大きなバイアス電圧の下で完全に枯渇層になり、生成された電子ホールペアが急速に分離されるため、ピン接合フォトセクターの応答速度は一般にPNジャンクション検出器の応答速度よりも速くなります。 i層の外側のキャリアは、拡散運動を介して枯渇層によって収集され、拡散電流を形成します。 I層の厚さは一般に非常に薄く、その目的は検出器の応答速度を改善することです。

（4）APD光検出器雪崩フォトダイオード
のメカニズム雪崩フォトダイオードPNジャンクションのそれに似ています。 APDフォトセクターは、重度のドープされたPN接合部を使用し、APD検出に基づいた動作電圧が大きくなり、大きな逆バイアスが追加されると、衝突イオン化と雪崩乗算がAPD内で発生し、検出器のパフォーマンスが光電流を増加させます。 APDが逆バイアスモードの場合、枯渇層の電界が非常に強くなり、光によって生成される光発電キャリアはすぐに分離され、電界の作用下で迅速に漂います。このプロセス中に電子が格子にぶつかり、格子内の電子がイオン化される可能性があります。このプロセスは繰り返され、格子内のイオン化イオンも格子と衝突し、APDの電荷キャリアの数が増加し、その結果、電流が大きくなります。 APDベースの検出器が一般に、応答速度が高速、電流値が大きく、感度が高いという特性があるのは、APD内のこのユニークな物理メカニズムです。 PNジャンクションとピンジャンクションと比較して、APDは応答速度が高速であり、これは現在の光感受性チューブの中で最も速い応答速度です。

（5）Schottky Junction Photodetector
Schottky Junction Photodetectorの基本構造はSchottkyダイオードであり、その電気特性は上記のPN接合部の特性と類似しており、正の伝導と逆カットオフを伴う一方向の導電率を持っています。高い作業関数と低い作業関数形式の接触を持つ半導体を備えた金属が形成され、結果として得られるジャンクションはショットキージャンクションです。主なメカニズムは、2つの材料が接触した場合、2つの材料の異なる電子濃度により、半導体の電子が金属側に拡散します。拡散した電子は金属の一方の端に連続的に蓄積し、金属の元の電気中性性を破壊し、接触表面の半導体から金属に組み込まれた電界を形成し、内部電界の作用下で漂流し、キャリアの拡散とドリフトの動きは、最終的にはダイナミックの後期に到達した後、キャリアの拡散とドリフトの動きが実行されます。光条件下では、バリア領域は光を直接吸収し、電子穴のペアを生成しますが、PN接合部内の光生成キャリアは拡散領域を通過して接合部領域に到達する必要があります。 PNジャンクションと比較して、Schottky Junctionに基づく光検出器は応答速度が速く、応答速度はNSレベルに達することさえあります。