چیست یک فوتودیود PIN؟

دیود فوتودیود PIN چیست؟

دیود PIN

فوتودیود PIN یک نوع دیتکتور نوری است که می‌تواند سیگنال‌های نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند. این فناوری در اواخر دهه ۱۹۵۰ توسعه یافت. دیود شامل سه منطقه متمایز است.این مناطق عبارتند از منطقه p، منطقه داخلی و منطقه n. مناطق p و n نسبت به دیودهای p-n استاندارد بیشتر آلوده شده‌اند. علاوه بر این، منطقه داخلی پهن‌تر از منطقه بار فضایی یک اتصال p-n معمولی است.

فوتودیود PIN با یک ولتاژ عقب‌گیری اعمال‌شده عمل می‌کند و وقتی ولتاژ عقب‌گیری اعمال می‌شود، منطقه بار فضایی باید منطقه داخلی را کاملاً پوشاند. جفت‌های الکترون-حفره در منطقه بار فضایی از طریق جذب فوتون تولید می‌شوند. سرعت تغییر حالت فوتودیود معکوس متناسب با عمر حامل آن است.

سرعت تغییر حالت می‌تواند با کاهش عمر حامل کوچک افزایش یابد. در کاربردهای دیتکتور نوری که سرعت پاسخ مهم است، منطقه بار فضایی باید تا حد امکان گسترده شود تا عمر حامل کاهش یابد و سرعت تغییر حالت افزایش یابد. این می‌تواند با استفاده از فوتودیود PIN و افزودن منطقه داخلی به طوری که عرض منطقه بار فضایی بزرگ‌تر شود، انجام شود. نمودار یک فوتودیود PIN معمولی در زیر آمده است.

دیود فوتودیود آوالانچ (که نباید با دیود آوالانچ اشتباه گرفته شود) یک نوع دیتکتور نوری است که می‌تواند سیگنال‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند. تحقیقات پیشگام در توسعه دیود آوالانچ عمدتاً در دهه ۱۹۶۰ انجام شد. ساختار دیود فوتودیود آوالانچ بسیار مشابه با فوتودیود PIN است. فوتودیود PIN شامل سه منطقه است:منطقه p، منطقه داخلی و منطقه n. تفاوت این است که ولتاژ عقب‌گیری اعمال‌شده بسیار بالا است تا تأثیر یونیزاسیون را ایجاد کند. برای سیلیکون به عنوان ماده SC، دیود نیاز به ۱۰۰ تا ۲۰۰ ولت دارد. ابتدا جفت‌های الکترون-حفره از طریق جذب فوتون در منطقه بار فضایی تولید می‌شوند. این جفت‌های الکترون-حفره اضافی از طریق یونیزاسیون تأثیری تولید می‌شوند و به سرعت از منطقه بار فضایی خارج می‌شوند که منجر به زمان‌های عبور بسیار کوتاه می‌شود.

• منطقه p،

• منطقه داخلی،

• منطقه n.

تفاوت این است که ولتاژ عقب‌گیری اعمال‌شده بسیار بالا است تا یونیزاسیون تأثیری را ایجاد کند. برای سیلیکون به عنوان ماده SC، دیود نیاز به ۱۰۰ تا ۲۰۰ ولت دارد. ابتدا جفت‌های الکترون-حفره از طریق جذب فوتون در منطقه بار فضایی تولید می‌شوند. این جفت‌های الکترون-حفره اضافی از طریق یونیزاسیون تأثیری تولید می‌شوند و به سرعت از منطقه بار فضایی خارج می‌شوند که منجر به زمان‌های عبور بسیار کوتاه می‌شود.