Silizium-DetektorEs ist ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät auf Basis von Siliziummaterialien, dessen Kernprinzip darin besteht, den photoelektrischen Effekt von Silizium zu nutzen, um optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln.

Arbeitsprinzip:

Lichtabsorption: Wenn Licht auf Silizium-Photodetektoren gelangt, wird die Photonenergie von Siliziummaterialien absorbiert.

Elektronenstimulierung: Die absorbierte Lichtenergie stimuliert die Elektronen im Silizium in den Leitband im Energieband und bildet ein Elektronenlochpaar.

Träger-Trennung: Da Silizium Halbleitereigenschaften besitzt, werden Elektronen und Löcher durch zusätzliche elektrische Felder getrennt.

Stromerzeugung: Die getrennten Elektronen und Löcher bilden unter der Wirkung eines elektrischen Feldes einen Strom entlang des Leiters, und durch eine Elektrode, die an einen externen Schaltkreis angeschlossen ist, können die Stromsignale gemessen werden, die durch den photoelektrischen Umwandlungsprozess erzeugt werden.

　　Silizium-DetektorJe nach Struktur und Arbeitsprinzip sind sie hauptsächlich in die folgenden Arten unterteilt:

Optoelektrische Leitungsdetektoren: Herstellung mit optischen Leitungseffekten von Halbleitermaterialien. Wenn die Spannung durch den Detektor passiert, erzeugen die einfallenden Photonen einen Träger und das aufgebrachte elektrische Feld wird durchgefahren und an den End des Geräts übertragen. Der Metall-Halbleiter-Metall-Detektor (MSM) ist eine Struktur in einem optischen Leitungsdetektor mit niedrigen kapazitativen Eigenschaften und hohen Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 300 GHz.

PIN-Detektor: Die am häufigsten verwendete Struktur für Siliziumlicht. Auf der einen Seite des Detektors ist der Typ p (Positiv), auf der anderen Seite ist der Typ n (Negativ), der Typ P und der Typ N sind schwer dopiert und die Region (Intrinsic) ist nicht dopiert oder niedrig dopiert. Die PIN-Struktur schafft ein eingebautes elektrisches Feld in der Region, das Licht in der Region absorbiert wird und ein Elektronen-Loch-Paar erzeugt, unter der Wirkung des elektrischen Feldes driften die Elektronen in die N-Zone und die Loche in die P-Zone, wodurch ein optischer Strom erzeugt wird. Der PIN-Detektor reagiert auch bei 0 V, aber in der Regel wird eine weitere Umkehrspannung aufgebracht, um die Reaktionsfähigkeit zu maximieren.

Lavinendetektor (APD): Die maximale Reaktionsfähigkeit von Photoleitdetektoren und PIN-Detektoren ist von der Bandbreite des absorbierenden Schichtmaterials begrenzt. Der Lavinendetektor verbessert die Quanteneffizienz durch einen Lavinengewinn, der zusätzliche Elektronen-Loch-Paare erzeugt, wenn ein Träger beim hohen Energiebetrieb kollidiert, was zu einer ständigen Reaktion führt, die zu einem Anstieg der Anzahl der erzeugten Träger führt. In einem Lavinenphotodetektor wird der vom Träger erzeugte optische Strom mehrfach durch den von der Lavine erzeugten Träger verstärkt.