Фотодетектор

редактировать
датчики света или другой электромагнитной энергии

Фотодетектор, извлеченный из привода компакт-дисков. Фотодетектор содержит три фотодиода, видимых на фотографии (в центре).

Фотодетекторы, также называемые фотодатчиками, являются датчиками из свет или другое электромагнитное излучение. Фотодетектор имеет p – n переход, который преобразует световые фотоны в ток. Поглощенные фотоны образуют электронно-дырочные пары в области обеднения . Фотодиоды и фототранзисторы - несколько примеров фотодетекторов. Солнечные элементы преобразуют часть поглощенной световой энергии в электрическую.

Содержание

  • 1 Типы
  • 2 Свойства
  • 3 Устройства
    • 3.1 Фотоэмиссионные или фотоэлектрические
    • 3.2 Полупроводниковые
    • 3.3 Фотоэлектрические
    • 3.4 Тепловые
    • 3.5 Фотохимические
    • 3.6 Поляризация
    • 3.7 Графен / кремниевые фотодетекторы
  • 4 Диапазон частот
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Типы

Коммерческий фотодетектор с усилением для использования в исследованиях оптики

Фотодетекторы можно классифицировать по их механизму обнаружения:

  • Фотоэмиссия или фотоэлектрический эффект : Фотоны заставляют электроны переходить из зоны проводимости материала к свободным электронам в вакуум или газ.
  • Тепловой: Фотоны заставляют электроны переходить в состояния со средней щелью, а затем распадаться обратно в более низкие зоны, вызывая генерацию фононов и, следовательно, тепло.
  • Поляризация : Фотоны вызывают изменения в состояниях поляризации подходящих материалов, что может привести к изменению показателя преломления или другим поляризационным эффектам.
  • Фотохимия: фото нс вызывают химические изменения в материале.
  • Эффекты слабого взаимодействия: фотоны вызывают вторичные эффекты, такие как в детекторах фотонного увлечения или изменения давления газа в ячейках Голея.

Фотодетекторы могут использоваться в различных конфигурациях. Одиночные датчики могут определять общий уровень освещенности. Одномерный массив фотодетекторов, например, спектрофотометр или линейный сканер, можно использовать для измерения распределения света вдоль линии. Двумерная матрица фотодетекторов может использоваться в качестве датчика изображения для формирования изображений из светового узора перед ним.

Фотодетектор или матрица обычно покрыты иллюминатором, иногда имеющим антибликовое покрытие.

Свойства

Существует ряд показателей производительности, также называемых показатели качества, которыми характеризуются и сравниваются фотодетекторы

  • Спектральный отклик: отклик фотодетектора как функция частоты фотонов.
  • Квантовая эффективность : количество носителей (электронов или отверстий ), генерируемых на фотон.
  • Чувствительность : выходной ток, деленный на общую мощность света, падающего на фотодетектор.
  • Мощность, эквивалентная шуму : Количество световой мощности, необходимое для генерировать сигнал, сопоставимый по размеру с шумом устройства.
  • Обнаруживающая способность : квадратный корень из площади детектора, деленный на эквивалентную мощность шума.
  • Усиление: выходной ток фотодетектора, деленный на ток, непосредственно производимый фотонами, падающими на детекторы, т. е. встроенный коэффициент усиления по току.
  • Темный current : ток, протекающий через фотодетектор даже в отсутствие света.
  • Время отклика : время, необходимое фотодетектору для перехода с 10% до 90% от конечного значения.
  • Спектр шума: напряжение или ток собственных шумов в зависимости от частоты. Это может быть представлено в виде спектральной плотности шума.
  • Нелинейность: ВЧ-выход ограничен нелинейностью фотодетектора

Устройства

Сгруппированные по механизму, фотодетекторы включают в себя следующие устройства:

Фотоэмиссионные или фотоэлектрические

Полупроводник

Фотоэлектрические

Therm al

Фотохимические

Поляризация

Фотодетекторы графен / кремний

Было продемонстрировано, что гетеропереход графен / кремний n-типа проявляет сильное выпрямляющее поведение и высокую светочувствительность. Графен соединен с кремниевыми квантовыми точками (Si QD) поверх объемного Si с образованием гибридного фотодетектора. Si КТ вызывают увеличение встроенного потенциала перехода Шоттки графен / Si при одновременном уменьшении оптического отражения фотодетектора. Как электрический, так и оптический вклад кремниевых квантовых точек обеспечивает превосходные характеристики фотодетектора.

Диапазон частот

В 2014 году был разработан метод расширения частотного диапазона полупроводникового фотодетектора до более длинных волн с меньшей энергией. Добавление источника света к устройству эффективно «заряжало» детектор, так что в присутствии длинных волн он стрелял на тех длинах волн, на которые в противном случае не хватало энергии для этого.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 04:11:58
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте