Máy dò quang điện siliconLà một thiết bị chuyển đổi quang điện dựa trên vật liệu silicon, nguyên tắc cốt lõi của nó là sử dụng hiệu ứng quang điện của silicon để chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện.

Cách thức hoạt động:

Hấp thụ ánh sáng: Khi ánh sáng chiếu vào máy dò quang điện silicon, năng lượng photon được hấp thụ bởi vật liệu silicon.

Kích thích điện tử: Năng lượng ánh sáng hấp thụ kích thích các electron trong silicon vào dây dẫn trong dải năng lượng, tạo thành một cặp lỗ điện tử.

Tách tàu sân bay: Vì silicon có đặc tính bán dẫn, các electron và lỗ được tách ra dưới tác động của điện trường bổ sung.

Sản xuất hiện tại: Các electron riêng biệt và lỗ tạo thành một dòng điện dọc theo dây dẫn dưới tác động của điện trường, và bằng các điện cực được kết nối với mạch bên ngoài, tín hiệu hiện tại được tạo ra bởi quá trình chuyển đổi quang điện có thể được đo lường.

　　Máy dò quang điện siliconTheo cấu trúc và nguyên tắc làm việc khác nhau, nó chủ yếu được chia thành các loại sau:

Máy dò quang dẫn: Được sản xuất bằng cách sử dụng hiệu ứng quang dẫn của vật liệu bán dẫn. Khi điện áp đi qua máy dò, photon tới tạo ra các tàu sân bay và được quét bởi điện trường áp dụng và truyền đến thiết bị đầu cuối của thiết bị. Máy dò kim loại-bán dẫn-kim loại (MSM) là một cấu trúc trong máy dò quang dẫn với đặc tính điện dung thấp và tốc độ truyền nhanh lên đến 300GHz.

Máy dò PIN: là cấu trúc được sử dụng nhiều nhất hiện nay của ánh sáng silicon. Máy dò có loại p (Positive) ở một bên và loại n (Negative) ở phía bên kia, loại P và N là doping nặng và không có doping hoặc doping thấp ở khu vực này. Cấu trúc kiểu PIN sẽ tạo ra một điện trường tích hợp trong khu vực này, nơi ánh sáng được hấp thụ, tạo ra một cặp electron-lỗ, dưới tác động của điện trường, electron trôi về phía N và lỗ trôi về phía P, do đó tạo ra dòng điện quang. Máy dò PIN cũng có độ phản hồi ở 0V, nhưng thường sẽ có một điện áp lệch ngược được áp dụng để tối đa hóa độ phản hồi.

Máy dò Avalanche (APD): Phản ứng tối đa của cả máy dò quang dẫn và máy dò PIN đều bị giới hạn bởi chiều rộng khe băng của vật liệu lớp hấp thụ. Máy dò Avalanche cải thiện hiệu suất lượng tử với độ lợi Avalanche, tạo ra các cặp electron-hole bổ sung khi các tàu sân bay va chạm khi chúng hoạt động ở năng lượng cao và phản ứng này liên tục xảy ra, dẫn đến sự gia tăng số lượng tàu sân bay được tạo ra. Trong một máy dò quang điện Avalanche, dòng điện quang được tạo ra bởi các tàu sân bay được khuếch đại nhiều lần bởi các tàu sân bay được tạo ra bởi Avalanche.