Что такое PIN-фотодетектор?

Что такоеPIN-фотодетектор

Фотодетектор – это именно высокочувствительныйполупроводниковый фотонный приборкоторый преобразует свет в электричество, используя фотоэлектрический эффект. Его основным компонентом является фотодиод (фотодетектор PD). Наиболее распространенный тип состоит из PN-перехода, соответствующих электродных выводов и оболочки трубки. Он имеет однонаправленную проводимость. При подаче прямого напряжения диод проводит; при подаче обратного напряжения диод отключается. Фотодетектор PD похож на обычный полупроводниковый диод, за исключением того, чтоФотодетектор PDработает под обратным напряжением и может быть экспонирован. Он упакован через окно или оптоволоконное соединение, позволяя свету достигать светочувствительной части устройства.

Между тем, наиболее часто используемым компонентом в фотодетекторе PD является не PN-переход, а PIN-переход. По сравнению с PN-переходом, PIN-переход имеет дополнительный слой I в середине. Слой I представляет собой слой полупроводника N-типа с очень низкой концентрацией легирования. Поскольку это почти собственный полупроводник с низкой концентрацией, его называют слоем I. Слой I относительно толстый и занимает почти всю обедненную область. Подавляющее большинство падающих фотонов поглощается в слое I и генерирует пары электрон-дырка (фотогенерированные носители). По обе стороны от слоя I находятся полупроводники P-типа и N-типа с очень высокой концентрацией легирования. Слои P и N очень тонкие, поглощают очень малую долю падающих фотонов и генерируют небольшое количество фотогенерированных носителей. Такая структура может значительно ускорить скорость отклика фотоэлектрического эффекта. Однако слишком широкая обедненная область увеличит время дрейфа фотогенерированных носителей в обедненной области, что вместо этого приведет к более медленному отклику. Поэтому ширина обедненной области должна быть выбрана разумно. Скорость отклика PIN-перехода диода можно изменять, управляя шириной обедненной области.

Фотодетектор PIN представляет собой высокоточный детектор излучения с превосходным энергетическим разрешением и эффективностью обнаружения. Он может точно измерять различные типы энергии излучения и достигать быстрого отклика и высокой стабильности. Функцияфотодетекторзаключается в преобразовании двух сигналов световой волны после частоты биений в электрические сигналы, устранении дополнительного шума интенсивности света локального осциллятора, усилении сигнала промежуточной частоты и улучшении отношения сигнал/шум. Фотодетекторы PIN отличаются простой структурой, простотой использования, высокой чувствительностью, высоким коэффициентом усиления, большой пропускной способностью, низким уровнем шума и сильной способностью к помехоустойчивости. Они могут стабильно работать в различных суровых условиях и в основном применяются для обнаружения сигнала лидара для измерения ветра.