فوتودېتېكتور ئۈسكۈنىسىنىڭ قۇرۇلمىسىنىڭ تىپى

تىپىفوتودېتېكتور ئۈسكۈنىسىقۇرۇلما
فوتودېتېكتورئوپتىكىلىق سىگنالنى ئېلېكتر سىگنالىغا ئايلاندۇرىدىغان ئۈسكۈنە بولۇپ، ئۇنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە تۈرىنى ئاساسلىقى تۆۋەندىكى تۈرلەرگە بۆلۈشكە بولىدۇ:
(1) فوتوئۆتكۈرگۈچ فوتودېتېكتور
فوتو ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەر نۇرغا ئۇچرىغاندا، فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچى ئۇلارنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئاشۇرۇپ، قارشىلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ. ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا قوزغىتىلغان توشۇغۇچىلار ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەسىرىدە يۆنىلىشلىك ھەرىكەتلىنىدۇ، شۇنىڭ بىلەن توك ھاسىل قىلىدۇ. نۇر شارائىتىدا، ئېلېكترونلار قوزغىلىدۇ ۋە ئۆزگىرىش يۈز بېرىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ئۇلار ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەسىرىدە سۇ ئۈستىدە يۆتكىلىپ، فوتو توك ھاسىل قىلىدۇ. نەتىجىدە ھاسىل بولغان فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچىلار ئۈسكۈنىنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئاشۇرۇپ، قارشىلىقنى تۆۋەنلىتىدۇ. فوتو ئۆتكۈزگۈچ فوتودېتېكتورلار ئادەتتە يۇقىرى پايدا ۋە ئىقتىدار جەھەتتە يۇقىرى ئىنكاس قايتۇرۇش ئىقتىدارىنى كۆرسىتىدۇ، ئەمما ئۇلار يۇقىرى چاستوتىلىق ئوپتىكىلىق سىگناللارغا جاۋاب بېرەلمەيدۇ، شۇڭا جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى ئاستا بولىدۇ، بۇ بەزى جەھەتلەردە فوتو ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرنىڭ قوللىنىلىشىنى چەكلەيدۇ.

(2)PN فوتودېتېكتورى
PN فوتودېتېكتورى P تىپلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيال بىلەن N تىپلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيالنىڭ ئۇچرىشىشى ئارقىلىق ھاسىل بولىدۇ. ئۇچرىشىش ھاسىل بولۇشتىن بۇرۇن، ئىككى ماتېرىيال ئايرىم ھالەتتە بولىدۇ. P تىپلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكى فېرمى سەۋىيەسى ۋالېنس بەلبېغىنىڭ چېتىگە يېقىن، N تىپلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكى فېرمى سەۋىيەسى بولسا ئۆتكۈزۈش بەلبېغىنىڭ چېتىگە يېقىن بولىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ئۆتكۈزۈش بەلبېغىنىڭ چېتىدىكى N تىپلىق ماتېرىيالنىڭ فېرمى سەۋىيەسى ئىككى ماتېرىيالنىڭ فېرمى سەۋىيەسى ئوخشاش ئورۇنغا كەلگۈچە ئۈزلۈكسىز تۆۋەنگە يۆتكىلىدۇ. ئۆتكۈزۈش بەلبېغى ۋە ۋالېنس بەلبېغىنىڭ ئورنىنىڭ ئۆزگىرىشى بەلبېغىنىڭ ئېگىلىشى بىلەن بىللە كېلىدۇ. PN تۇتاشتۇرۇش نۇقتىسى تەڭپۇڭ ھالەتتە بولۇپ، بىردەك فېرمى سەۋىيەسىگە ئىگە. زەرەت توشۇغۇچى ئانالىزى جەھەتتىن قارىغاندا، P تىپلىق ماتېرىياللاردىكى زەرەت توشۇغۇچىلارنىڭ كۆپىنچىسى تۆشۈك، N تىپلىق ماتېرىياللاردىكى زەرەت توشۇغۇچىلارنىڭ كۆپىنچىسى ئېلېكترون. ئىككى ماتېرىيال ئۇچرىشىشتا، توشۇغۇچىنىڭ قويۇقلۇقىنىڭ پەرقى سەۋەبىدىن، N تىپلىق ماتېرىياللاردىكى ئېلېكترونلار P تىپلىقغا تارقىلىدۇ، N تىپلىق ماتېرىياللاردىكى ئېلېكترونلار بولسا تۆشۈكلەرگە قارشى يۆنىلىشتە تارقىلىدۇ. ئېلېكترون ۋە تۆشۈكلەرنىڭ تارقىلىشىدىن قالغان تولۇقلانمىغان رايون ئىچكى ئېلېكتر مەيدانىنى شەكىللەندۈرىدۇ، ئىچكى ئېلېكتر مەيدانى توشۇغۇچىنىڭ يۆتكىلىشىنى يۆنۈلدۈرىدۇ، يۆتكىلىش يۆنىلىشى تارقىلىش يۆنىلىشىگە پۈتۈنلەي قارشى بولىدۇ، يەنى ئىچكى ئېلېكتر مەيدانىنىڭ شەكىللىنىشى توشۇغۇچىلارنىڭ تارقىلىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ، ھەمدە PN تۇتىشىش ئېغىزى ئىچىدە ئىككى خىل ھەرىكەت تەڭپۇڭلاشقانغا قەدەر تارقىلىش ۋە يۆتكىلىش مەۋجۇت بولۇپ، ستاتىك توشۇغۇچى ئېقىمى نۆلگە تەڭ بولىدۇ. ئىچكى دىنامىك تەڭپۇڭلۇق.
PN تۇتاشقۇچى نۇر نۇرىغا ئۇچرىغاندا، فوتوننىڭ ئېنېرگىيەسى توشۇغۇچىغا يۆتكىلىدۇ، ھەمدە فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچى، يەنى فوتو ھاسىل قىلغان ئېلېكترون-ئۆڭكۈر جۈپلىرى ھاسىل بولىدۇ. ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەسىرىدە، ئېلېكترون ۋە تۆشۈك ئايرىم-ئايرىم ھالدا N رايونى ۋە P رايونىغا يۆتكىلىدۇ، ھەمدە فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچىنىڭ يۆنىلىش يۆتكىلىشى فوتو توك ھاسىل قىلىدۇ. بۇ PN تۇتاشقۇچى فوتودېتېكتورىنىڭ ئاساسىي پىرىنسىپى.

(3)PIN فوتودېتېكتور
پىن فوتودىئود I قەۋىتى ئارىسىدىكى P تىپلىق ماتېرىيال ۋە N تىپلىق ماتېرىيال بولۇپ، ماتېرىيالنىڭ I قەۋىتى ئادەتتە ئىچكى ياكى تۆۋەن قوشۇلما ماتېرىيال. ئۇنىڭ ئىشلەش مېخانىزمى PN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزىغا ئوخشايدۇ، PIN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزى يورۇقلۇق رادىئاتسىيەسىگە ئۇچرىغاندا، فوتون ئېنېرگىيەنى ئېلېكترونغا ئۆتكۈزۈپ، فوتو ھاسىل قىلغان زەرەت توشۇغۇچىلارنى ھاسىل قىلىدۇ، ئىچكى ئېلېكتر مەيدانى ياكى تاشقى ئېلېكتر مەيدانى ئازىيىش قەۋىتىدىكى فوتو ھاسىل قىلغان ئېلېكترون تۆشۈك جۈپلىرىنى ئايرىۋېتىدۇ، ھەمدە يۆتكىلىپ كەتكەن زەرەت توشۇغۇچىلار تاشقى توك يولىدا توك ھاسىل قىلىدۇ. I قەۋىتىنىڭ رولى ئازىيىش قەۋىتىنىڭ كەڭلىكىنى كېڭەيتىش بولۇپ، I قەۋىتى چوڭ يانتۇلۇق بېسىم ئاستىدا پۈتۈنلەي ئازىيىش قەۋىتىگە ئايلىنىدۇ، ھەمدە ھاسىل بولغان ئېلېكترون تۆشۈك جۈپلىرى تېز ئايرىلىدۇ، شۇڭا PIN تۇتاشتۇرۇش فوتودېتېكتورىنىڭ جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى ئادەتتە PN تۇتاشتۇرۇش دېتېكتورىدىن تېز بولىدۇ. I قەۋىتىنىڭ سىرتىدىكى توشۇغۇچىلارمۇ ئازىيىش قەۋىتى تەرىپىدىن تارقىلىش ھەرىكىتى ئارقىلىق توپلىنىپ، تارقىلىش ئېقىمىنى ھاسىل قىلىدۇ. I قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ئادەتتە ناھايىتى نېپىز بولۇپ، ئۇنىڭ مەقسىتى دېتېكتورنىڭ جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتىنى ياخشىلاش.

(4)APD فوتودېتېكتورىقار كۆچۈش فوتودىئودى
مېخانىزمقار كۆچۈش فوتودىئودىPN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزىغا ئوخشايدۇ. APD فوتوئېلېكتراتسىيە ئۈسكۈنىسى ئېغىر دەرىجىدە قوشۇلغان PN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزىنى ئىشلىتىدۇ، APD بايقاشقا ئاساسلانغان خىزمەت توك بېسىمى چوڭ بولىدۇ، چوڭ تەتۈر يۆنىلىش قوشۇلغاندا، APD ئىچىدە سوقۇلۇش ئىئونلىشىشى ۋە قار كۆچۈشى كۆپىيىشى يۈز بېرىدۇ، ھەمدە تەكشۈرگۈچنىڭ ئىقتىدارى فوتو ئېقىمىنى ئاشۇرىدۇ. APD تەتۈر يۆنىلىش ھالىتىدە بولغاندا، تۈگىتىش قەۋىتىدىكى ئېلېكتر مەيدانى ناھايىتى كۈچلۈك بولىدۇ، نۇر تەرىپىدىن ھاسىل قىلىنغان فوتوئېلېكتر توشۇغۇچىلار تېز ئايرىلىپ، ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەسىرىدە تېز سۈرئەتتە يۆتكىلىدۇ. بۇ جەرياندا ئېلېكترونلارنىڭ تورغا سوقۇلۇپ، توردىكى ئېلېكترونلارنىڭ ئىئونلىشىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىش ئېھتىماللىقى بار. بۇ جەريان تەكرارلىنىدۇ، توردىكى ئىئونلاشقان ئىئونلارمۇ تور بىلەن سوقۇلۇپ، APD دىكى زەرەت توشۇغۇچىلارنىڭ سانىنىڭ ئېشىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، نەتىجىدە چوڭ توك پەيدا بولىدۇ. APD نىڭ ئىچىدىكى بۇ ئۆزگىچە فىزىكىلىق مېخانىزم APD ئاساسلىق تەكشۈرگۈچلەرنىڭ ئادەتتە تېز جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى، چوڭ توك قىممىتىنىڭ ئېشىشى ۋە يۇقىرى سەزگۈرلۈك قاتارلىق ئالاھىدىلىكلەرگە ئىگە بولۇشىدۇر. PN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزى ۋە PIN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزى بىلەن سېلىشتۇرغاندا، APD نىڭ جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى تېز بولۇپ، بۇ ھازىرقى فوتوئېلېكترلىق تۇرۇبا ئىچىدىكى ئەڭ تېز جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى.

(5) شوتكىي تۇتاشتۇرۇش فوتودېتېكتورى
شوتكىي تۇتاشتۇرۇش فوتودېتېكتورىنىڭ ئاساسىي قۇرۇلمىسى شوتكىي دىئودى بولۇپ، ئۇنىڭ ئېلېكتر خاراكتېرى يۇقىرىدا بايان قىلىنغان PN تۇتاشتۇرۇشىغا ئوخشايدۇ، ئۇ مۇسبەت ئۆتكۈزۈشچانلىق ۋە تەتۈر كېسىشچانلىق بىلەن بىر يۆنىلىشلىك ئۆتكۈزۈشچانلىققا ئىگە. يۇقىرى خىزمەت ئىقتىدارىغا ئىگە مېتال بىلەن تۆۋەن خىزمەت ئىقتىدارىغا ئىگە يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۇچرىشىش ھاسىل قىلغاندا، شوتكىي توسۇقى ھاسىل بولىدۇ، نەتىجىدە ھاسىل بولغان ئۇچرىشىش شوتكىي تۇتاشتۇرۇشى بولىدۇ. ئاساسلىق مېخانىزم PN تۇتاشتۇرۇشىغا ئوخشايدۇ، N تىپلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچنى مىسالغا ئالساق، ئىككى ماتېرىيال ئۇچرىشىش ھاسىل قىلغاندا، ئىككى ماتېرىيالنىڭ ئېلېكترون قويۇقلۇقى ئوخشىماسلىقى سەۋەبىدىن، يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكى ئېلېكترونلار مېتال تەرەپكە تارقىلىدۇ. تارقىلغان ئېلېكترونلار مېتالنىڭ بىر ئۇچىدا ئۈزلۈكسىز توپلىنىپ، مېتالنىڭ دەسلەپكى ئېلېكتر بىتەرەپلىكىنى بۇزۇپ، ئۇچرىشىش يۈزىدە يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىن مېتالغا ئىچكى ئېلېكتر مەيدانى ھاسىل قىلىدۇ، ئېلېكترونلار ئىچكى ئېلېكتر مەيدانىنىڭ تەسىرىدە يۆتكىلىدۇ، توشۇغۇچىنىڭ تارقىلىشى ۋە يۆتكىلىش ھەرىكىتى بىرلا ۋاقىتتا ئېلىپ بېرىلىدۇ، بىر مەزگىلدىن كېيىن دىنامىك تەڭپۇڭلۇققا يېتىپ، ئاخىرىدا شوتكىي تۇتاشتۇرۇشىنى ھاسىل قىلىدۇ. يورۇقلۇق شارائىتىدا، توساق رايونى بىۋاسىتە نۇرنى سۈمۈرۈپ ئېلېكترون تۆشۈك جۈپلىرىنى ھاسىل قىلىدۇ، PN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزى ئىچىدىكى فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچىلار تۇتاشتۇرۇش رايونىغا يېتىش ئۈچۈن دىففۇزىيە رايونىدىن ئۆتۈشى كېرەك. PN تۇتاشتۇرۇش ئېغىزىغا سېلىشتۇرغاندا، شوتكى تۇتاشتۇرۇش ئېغىزىغا ئاساسلانغان فوتودېتېكتورنىڭ جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى تېز، ھەتتا جاۋاب قايتۇرۇش سۈرئىتى ns دەرىجىسىگە يېتەلەيدۇ.