ປະເພດຂອງໂຄງສ້າງອຸປະກອນກວດຈັບແສງ

ປະເພດຂອງອຸປະກອນກວດຈັບແສງໂຄງສ້າງ
ເຄື່ອງກວດຈັບແສງເປັນອຸປະກອນທີ່ປ່ຽນສັນຍານແສງເປັນສັນຍານໄຟຟ້າ, ໂຄງສ້າງ ແລະ ຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງມັນ, ສາມາດແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍປະເພດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
(1) ເຄື່ອງກວດຈັບແສງທີ່ນຳແສງ
ເມື່ອອຸປະກອນທີ່ນຳແສງໄດ້ຮັບແສງ, ຕົວນຳທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງຈະເພີ່ມຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງພວກມັນ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານຂອງພວກມັນ. ຕົວນຳທີ່ຖືກກະຕຸ້ນຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງຈະເຄື່ອນທີ່ໄປໃນທິດທາງພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສ້າງກະແສໄຟຟ້າ. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງແສງ, ເອເລັກຕຣອນຈະຖືກກະຕຸ້ນ ແລະ ການປ່ຽນແປງເກີດຂຶ້ນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ພວກມັນຈະລອຍໄປພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງສະໜາມໄຟຟ້າເພື່ອສ້າງກະແສໄຟຟ້າ. ຕົວນຳທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງທີ່ເກີດຂຶ້ນຈະເພີ່ມຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງອຸປະກອນ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານ. ຕົວກວດຈັບແສງທີ່ນຳແສງມັກຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນສູງ ແລະ ການຕອບສະໜອງທີ່ດີໃນການປະຕິບັດ, ແຕ່ພວກມັນບໍ່ສາມາດຕອບສະໜອງຕໍ່ສັນຍານແສງຄວາມຖີ່ສູງ, ດັ່ງນັ້ນຄວາມໄວໃນການຕອບສະໜອງຈຶ່ງຊ້າ, ເຊິ່ງຈຳກັດການນຳໃຊ້ອຸປະກອນທີ່ນຳແສງໃນບາງດ້ານ.

(2)ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ PN
ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ PN ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍການຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳປະເພດ P ແລະວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳປະເພດ N. ກ່ອນທີ່ຈະເກີດການຕິດຕໍ່, ວັດສະດຸທັງສອງຈະຢູ່ໃນສະຖານະແຍກຕ່າງຫາກ. ລະດັບ Fermi ໃນເຄິ່ງຕົວນຳປະເພດ P ຢູ່ໃກ້ກັບຂອບຂອງແຖບວາເລນ, ໃນຂະນະທີ່ລະດັບ Fermi ໃນເຄິ່ງຕົວນຳປະເພດ N ຢູ່ໃກ້ກັບຂອບຂອງແຖບນຳ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ລະດັບ Fermi ຂອງວັດສະດຸປະເພດ N ທີ່ຂອບຂອງແຖບນຳຈະຖືກເລື່ອນລົງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຈົນກວ່າລະດັບ Fermi ຂອງວັດສະດຸທັງສອງຈະຢູ່ໃນຕຳແໜ່ງດຽວກັນ. ການປ່ຽນແປງຕຳແໜ່ງຂອງແຖບນຳ ແລະແຖບວາເລນຍັງມາພ້ອມກັບການງໍຂອງແຖບ. ຈຸດຕໍ່ PN ຢູ່ໃນສົມດຸນ ແລະ ມີລະດັບ Fermi ທີ່ເປັນເອກະພາບ. ຈາກດ້ານການວິເຄາະຕົວນຳປະຈຸ, ຕົວນຳປະຈຸສ່ວນໃຫຍ່ໃນວັດສະດຸປະເພດ P ແມ່ນຮູ, ໃນຂະນະທີ່ຕົວນຳປະຈຸສ່ວນໃຫຍ່ໃນວັດສະດຸປະເພດ N ແມ່ນເອເລັກຕຣອນ. ເມື່ອວັດສະດຸທັງສອງຕິດຕໍ່ກັນ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຕົວນຳ, ເອເລັກຕຣອນໃນວັດສະດຸປະເພດ N ຈະແຜ່ກະຈາຍໄປຫາປະເພດ P, ໃນຂະນະທີ່ເອເລັກຕຣອນໃນວັດສະດຸປະເພດ N ຈະແຜ່ກະຈາຍໄປໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບຮູ. ພື້ນທີ່ທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍທີ່ເຫຼືອຈາກການແຜ່ກະຈາຍຂອງເອເລັກຕຣອນ ແລະ ຮູຈະປະກອບເປັນສະໜາມໄຟຟ້າໃນຕົວ, ແລະ ສະໜາມໄຟຟ້າໃນຕົວຈະມີແນວໂນ້ມການເລື່ອນຂອງຕົວນຳ, ແລະ ທິດທາງຂອງການເລື່ອນແມ່ນກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງຂອງການແຜ່ກະຈາຍ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າການສ້າງສະໜາມໄຟຟ້າໃນຕົວຈະປ້ອງກັນການແຜ່ກະຈາຍຂອງຕົວນຳ, ແລະ ມີທັງການແຜ່ກະຈາຍ ແລະ ການເລື່ອນພາຍໃນຈຸດຕໍ່ PN ຈົນກວ່າການເຄື່ອນໄຫວທັງສອງປະເພດຈະສົມດຸນ, ດັ່ງນັ້ນກະແສຕົວນຳຄົງທີ່ຈຶ່ງເປັນສູນ. ຄວາມສົມດຸນແບບໄດນາມິກພາຍໃນ.
ເມື່ອຈຸດຕໍ່ PN ຖືກຮັບລັງສີແສງ, ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນຈະຖືກຖ່າຍທອດໄປຫາຕົວນຳ, ແລະ ຕົວນຳທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງ, ນັ້ນຄືຄູ່ຮູອີເລັກຕຣອນທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງ, ຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ, ການເລື່ອນຂອງອີເລັກຕຣອນ ແລະ ຮູໄປຫາພາກພື້ນ N ແລະ ພາກພື້ນ P ຕາມລຳດັບ, ແລະ ການເລື່ອນທິດທາງຂອງຕົວນຳທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງຈະສ້າງກະແສໄຟຟ້າ. ນີ້ແມ່ນຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຕົວກວດຈັບແສງຂອງຈຸດຕໍ່ PN.

(3)ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ PIN
ໂຟໂຕໄດໂອດແບບ Pin ແມ່ນວັດສະດຸປະເພດ P ແລະວັດສະດຸປະເພດ N ລະຫວ່າງຊັ້ນ I, ຊັ້ນ I ຂອງວັດສະດຸໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນວັດສະດຸພາຍໃນ ຫຼື ວັດສະດຸທີ່ມີສານເສີມຕ່ຳ. ກົນໄກການເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບຈຸດຕໍ່ PN, ເມື່ອຈຸດຕໍ່ PIN ຖືກສຳຜັດກັບລັງສີແສງ, ໂຟຕອນຈະຖ່າຍໂອນພະລັງງານໄປຫາເອເລັກຕຣອນ, ສ້າງຕົວນຳປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງ, ແລະສະໜາມໄຟຟ້າພາຍໃນ ຫຼື ສະໜາມໄຟຟ້າພາຍນອກຈະແຍກຄູ່ຮູເອເລັກຕຣອນທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍແສງໃນຊັ້ນຫຼຸດ, ແລະຕົວນຳປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ລອຍໄປຈະສ້າງກະແສໄຟຟ້າໃນວົງຈອນພາຍນອກ. ບົດບາດຂອງຊັ້ນ I ແມ່ນການຂະຫຍາຍຄວາມກວ້າງຂອງຊັ້ນຫຼຸດ, ແລະຊັ້ນ I ຈະກາຍເປັນຊັ້ນຫຼຸດຢ່າງສົມບູນພາຍໃຕ້ແຮງດັນໄຟຟ້າອະຄະຕິຂະໜາດໃຫຍ່, ແລະຄູ່ຮູເອເລັກຕຣອນທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະຖືກແຍກອອກຢ່າງໄວວາ, ດັ່ງນັ້ນຄວາມໄວຕອບສະໜອງຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງຂອງຈຸດຕໍ່ PIN ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນໄວກວ່າເຄື່ອງກວດຈັບຈຸດຕໍ່ PN. ຕົວນຳພາຍນອກຊັ້ນ I ຍັງຖືກເກັບກຳໂດຍຊັ້ນຫຼຸດຜ່ານການເຄື່ອນໄຫວການແຜ່ກະຈາຍ, ປະກອບເປັນກະແສການແຜ່ກະຈາຍ. ຄວາມໜາຂອງຊັ້ນ I ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນບາງຫຼາຍ, ແລະຈຸດປະສົງຂອງມັນແມ່ນເພື່ອປັບປຸງຄວາມໄວຕອບສະໜອງຂອງເຄື່ອງກວດຈັບ.

(4)ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APDໂຟໂຕໄດໂອດຫິມະຖະຫຼົ່ມ
ກົນໄກຂອງໂຟໂຕໄດໂອດຫິມະຖະຫຼົ່ມແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບຈຸດຕໍ່ PN. ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ APD ໃຊ້ຈຸດຕໍ່ PN ທີ່ມີສານປະສົມຫຼາຍ, ແຮງດັນປະຕິບັດການໂດຍອີງໃສ່ການກວດຈັບ APD ແມ່ນໃຫຍ່, ແລະເມື່ອມີການເພີ່ມຄວາມລຳອຽງປີ້ນກັບກັນຂະໜາດໃຫຍ່, ການປະທະກັນຂອງໄອອອນໄນເຊຊັນ ແລະ ການຄູນຂອງຫິມະຕົກຈະເກີດຂຶ້ນພາຍໃນ APD, ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນດ້ວຍກະແສໄຟຟ້າແສງ. ເມື່ອ APD ຢູ່ໃນໂໝດຄວາມລຳອຽງປີ້ນກັບກັນ, ສະໜາມໄຟຟ້າໃນຊັ້ນ depletion ຈະແຂງແຮງຫຼາຍ, ແລະ ຕົວນຳແສງທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍແສງຈະຖືກແຍກອອກຢ່າງໄວວາ ແລະ ລອຍໄປຢ່າງໄວວາພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ເອເລັກຕຣອນຈະກະທົບເຂົ້າໄປໃນຕາຂ່າຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການນີ້, ເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນໃນຕາຂ່າຍຖືກໄອອອນໄນເຊຊັນ. ຂະບວນການນີ້ຖືກເຮັດຊ້ຳອີກ, ແລະ ໄອອອນໄອອອນໄນເຊຊັນໃນຕາຂ່າຍຍັງປະທະກັບຕາຂ່າຍ, ເຮັດໃຫ້ຈຳນວນຕົວນຳປະຈຸໃນ APD ເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດກະແສໄຟຟ້າຂະໜາດໃຫຍ່. ມັນແມ່ນກົນໄກທາງກາຍະພາບທີ່ເປັນເອກະລັກພາຍໃນ APD ທີ່ເຄື່ອງກວດຈັບທີ່ອີງໃສ່ APD ໂດຍທົ່ວໄປມີລັກສະນະຂອງຄວາມໄວຕອບສະໜອງໄວ, ຄ່າກະແສໄຟຟ້າເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍ ແລະ ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຈຸດຕໍ່ PN ແລະ ຈຸດຕໍ່ PIN, APD ມີຄວາມໄວຕອບສະໜອງທີ່ໄວກວ່າ, ເຊິ່ງເປັນຄວາມໄວຕອບສະໜອງທີ່ໄວທີ່ສຸດໃນບັນດາທໍ່ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແສງໃນປະຈຸບັນ.

(5) ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຈາກຈຸດຕໍ່ Schottky
ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Schottky junction ແມ່ນໄດໂອດ Schottky, ເຊິ່ງມີລັກສະນະທາງໄຟຟ້າຄ້າຍຄືກັນກັບ PN junction ທີ່ໄດ້ອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ແລະມັນມີຄວາມນຳໄຟຟ້າທິດທາງດຽວທີ່ມີການນຳໄຟຟ້າໃນທາງບວກ ແລະ ການຕັດຕໍ່ກັນ. ເມື່ອໂລຫະທີ່ມີໜ້າທີ່ການເຮັດວຽກສູງ ແລະ ເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ມີໜ້າທີ່ການເຮັດວຽກຕ່ຳສ້າງການຕິດຕໍ່, ຈະມີການສ້າງສິ່ງກີດຂວາງ Schottky, ແລະ ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ Schottky. ກົນໄກຫຼັກແມ່ນຄ້າຍຄືກັບຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN, ໂດຍຍົກຕົວຢ່າງເຄິ່ງຕົວນຳປະເພດ N, ເມື່ອວັດສະດຸສອງຊະນິດສ້າງການຕິດຕໍ່, ເນື່ອງຈາກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງເອເລັກຕຣອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸສອງຊະນິດ, ເອເລັກຕຣອນໃນເຄິ່ງຕົວນຳຈະແຜ່ກະຈາຍໄປຫາດ້ານໂລຫະ. ເອເລັກຕຣອນທີ່ແຜ່ກະຈາຍຈະສະສົມຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຢູ່ປາຍດ້ານໜຶ່ງຂອງໂລຫະ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງທຳລາຍຄວາມເປັນກາງທາງໄຟຟ້າເດີມຂອງໂລຫະ, ເຮັດໃຫ້ເກີດສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ພາຍໃນຈາກເຄິ່ງຕົວນຳໄປຫາໂລຫະເທິງໜ້າຜິວທີ່ຕິດຕໍ່, ແລະ ເອເລັກຕຣອນຈະລອຍໄປຕາມການກະທຳຂອງສະໜາມໄຟຟ້າພາຍໃນ, ແລະ ການແຜ່ກະຈາຍ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຕົວນຳຈະຖືກປະຕິບັດພ້ອມໆກັນ, ຫຼັງຈາກໄລຍະເວລາໜຶ່ງເພື່ອບັນລຸສົມດຸນແບບໄດນາມິກ, ແລະ ສຸດທ້າຍກໍ່ສ້າງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ Schottky. ພາຍໃຕ້ສະພາບແສງສະຫວ່າງ, ບໍລິເວນກີດຂວາງຈະດູດຊຶມແສງໂດຍກົງ ແລະ ສ້າງຄູ່ຮູອີເລັກຕຣອນ, ໃນຂະນະທີ່ຕົວນຳແສງທີ່ສ້າງຂຶ້ນພາຍໃນຈຸດຕໍ່ PN ຕ້ອງຜ່ານພາກພື້ນການແຜ່ກະຈາຍເພື່ອໄປຮອດພາກພື້ນຈຸດຕໍ່. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຈຸດຕໍ່ PN, ຕົວກວດຈັບແສງທີ່ອີງໃສ່ຈຸດຕໍ່ Schottky ມີຄວາມໄວຕອບສະໜອງທີ່ໄວກວ່າ, ແລະ ຄວາມໄວຕອບສະໜອງສາມາດບັນລຸລະດັບ ns ໄດ້.