Beth Yw Egwyddorion A Chymhwysiad Deuodau PIN? (Rhan 1 )

Ffotodiode PINyn ddyfais lled-ddargludyddion sy'n cynnwys cyffordd PIN sy'n trosi signal optegol yn signal trydanol sy'n newid wrth i'r golau newid. Mae wedi'i anelu at ddiffyg PD cyffredinol, mae'r strwythur yn cael ei wella, ac mae'r sensitifrwydd yn uwch na sensitifrwydd ffotodiode cyffordd PN cyffredinol, ac mae ganddo nodweddion dargludiad un cyfeiriad.

1. Egwyddor a strwythur deuod PIN

Mae'r deuod cyffredinol yn cynnwys deunydd lled-ddargludyddion amhuredd doped N-math a deunydd lled-ddargludyddion dop amhuredd P-math yn uniongyrchol i ffurfio cyffordd PN. Y deuod PIN yw ychwanegu haen denau o lled-ddargludydd Cynhenid ​​​​dopio isel rhwng y deunydd lled-ddargludyddion P-math a'r deunydd lled-ddargludyddion math N.

Dangosir diagram strwythur y deuod PIN yn Ffigur 1 oherwydd bod y lled-ddargludydd cynhenid ​​​​yn debyg i'r cyfrwng, mae hyn yn cyfateb i gynyddu'r pellter rhwng dau electrod y cynhwysydd cyffordd PN, fel bod y cynhwysydd cyffordd yn dod yn fach. Yn ail, mae lled yr haen disbyddu mewn lled-ddargludydd math P a lled-ddargludydd math N yn cael ei ehangu gyda chynnydd mewn foltedd gwrthdroi, ac mae cynhwysedd y gyffordd hefyd yn fach gyda chynnydd tuedd gwrthdro. Oherwydd bodolaeth haen I, ac mae rhanbarth P yn gyffredinol denau iawn, dim ond yn haen I y gellir amsugno'r ffoton digwyddiad, ac mae'r rhagfarn gwrthdro wedi'i ganoli'n bennaf yn rhanbarth I, gan ffurfio rhanbarth maes trydan uchel, a'r cludwr ffotogeneredig. yn y rhanbarth rwy'n cyflymu o dan weithred y maes trydan cryf, felly mae amser cludo'r cludwr yn lleihau'n gyson, a thrwy hynny wella ymateb amlder y ffotodiode. Ar yr un pryd, mae cyflwyno haen I yn ehangu'r rhanbarth disbyddu ac yn ehangu ardal waith effeithiol y trawsnewid ffotodrydanol, gan wella'r sensitifrwydd.

Mae dau strwythur sylfaenol y deuod PIN, sef, strwythur yr awyren a strwythur y mesa, fel y dangosir yn Ffigur 2. Ar gyfer deuodau cyffordd Si-pin133, mae crynodiad cludwr haen I yn isel iawn (gorchymyn tua 10cm o faint), mae'r gwrthedd yn uchel iawn (tua gorchymyn maint k-cm), ac mae'r trwch W yn gyffredinol drwchus (rhwng 10 a 200m); Mae crynodiad dopio'r lled-ddargludyddion math-P a math N ar y naill ochr i'r haen I fel arfer yn uchel iawn.

Gall yr haenau I o strwythurau planar a mesa gael eu ffugio gan dechnoleg epitaxy, a gellir cael yr haenau p plus doped iawn trwy dechnoleg trylediad thermol neu fewnblannu ïon. Gellir gwneud deuodau planar yn hawdd gan brosesau planar confensiynol. Mae angen gwneud y deuod strwythur mesa hefyd (trwy ysgythru neu grooving). Mae manteision strwythur mesa fel a ganlyn:

① Mae rhan blygu cyffordd yr awyren yn cael ei dynnu, ac mae'r foltedd chwalu arwyneb yn cael ei wella;

② Mae cynhwysedd ymyl ac anwythiad yn cael eu lleihau, sy'n ffafriol i wella'r amlder gweithredu.

2. cyflwr gweithio deuod PIN o dan wahanol ragfarn

① Drift tuag i lawr cadarnhaol

Pan fydd y deuod PIN yn cael ei gymhwyso â foltedd ymlaen, bydd llawer o fannau geni yn rhanbarth P a rhanbarth N yn cael eu chwistrellu i'r rhanbarth I a'u hailgyfuno yn rhanbarth I. Pan fydd y cludwr pigiad a'r cludwr cyfansawdd yn gyfartal, mae'r cerrynt I yn cyrraedd ecwilibriwm. Mae gan yr haen gynhenid ​​wrthwynebiad isel oherwydd bod nifer fawr o gludwyr yn cronni, felly pan fydd y deuod PIN yn rhagfarnllyd ymlaen, mae ganddo nodwedd ymwrthedd isel. Po fwyaf yw'r gogwydd ymlaen, y mwyaf yw'r cerrynt sy'n cael ei chwistrellu i'r haen I, a'r mwyaf o gludwyr yn yr haen I, gan wneud ei wrthwynebiad yn llai. Ffigur 3 yw'r diagram cylched cyfatebol o dan ogwydd positif, a gellir gweld ei fod yn gyfwerth â gwrthiant bach gyda gwerth gwrthiant rhwng 0.1Ω a 10Ω.

② Gwyriad sero

Pan na fydd foltedd yn cael ei gymhwyso ar ddau ben y deuod PIN, oherwydd bod yr haen I gwirioneddol yn cynnwys ychydig bach o amhureddau P-math, ar y rhyngwyneb IN, mae'r tyllau yn y rhanbarth I yn ymledu i'r rhanbarth N, a'r electronau yn y Mae rhanbarth N yn ymledu i'r rhanbarth I, ac yna'n ffurfio rhanbarth gwefr gofod. Oherwydd bod y crynodiad amhuredd ym Mharth I yn isel iawn o'i gymharu â'r hyn sydd ym Mharth N, mae'r rhan fwyaf o'r parth disbyddu bron ym Mharth I. Yn y rhyngwyneb DP, oherwydd y gwahaniaeth crynodiad (mae'r crynodiad twll YN rhanbarth P yn llawer mwy na bod yn y rhanbarth I), bydd symudiad trylediad hefyd yn digwydd, ond mae ei effaith yn llawer llai na'r effaith ar y rhyngwyneb IN a gellir ei anwybyddu. Felly, ar ragfarn sero, mae'r deuod PIN yn cyflwyno cyflwr gwrthiant uchel oherwydd bodolaeth rhanbarth disbyddu yn rhanbarth I.

③ Gwrthdroi tuedd am i lawr

Mae'r gogwydd gwrthdro yn debyg iawn i'r rhagfarn sero, ac eithrio bod y maes trydan adeiledig yn cael ei gryfhau, a'r effaith yw ehangu rhanbarth tâl gofod y gyffordd IN, yn bennaf tuag at y rhanbarth I. Ar yr adeg hon, gall y deuod PIN fod yn gyfwerth â'r gwrthiant ynghyd â chynhwysedd, y gwrthiant yw'r gwrthiant rhanbarth cynhenid ​​sy'n weddill, a'r cynhwysedd yw cynhwysedd rhwystr y rhanbarth disbyddu. Ffigur 4 yw'r diagram cylched cyfatebol o'r deuod PIN o dan ragfarn gwrthdro, a gellir gweld bod yr ystod gwrthiant rhwng 1Ω ac 100Ω, ac mae'r ystod cynhwysedd rhwng 0.1pF a 10 PF. Pan fydd y gogwydd gwrthdro yn rhy fawr, fel bod y parth disbyddu yn llenwi'r parth I cyfan, bydd treiddiad parth I yn digwydd, ac ni fydd y tiwb PIN yn gweithio fel arfer.

Gwybodaeth Cyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Ni waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu ein cwsmeriaid gyda safon uchel, prisiau isel, a'r gwasanaeth gorau.