A luz entra na região do fotodiodo que não é dobrada e causa a formação de pares elétron-buraco. Sob a ação do campo elétrico, os elétrons migram para a região da avalanche. Aqui, o campo elétrico causa um aumento em sua velocidade na medida em que a colisão com a rede cristalina cria outro par de buracos de elétrons. Por sua vez, esses elétrons podem colidir com a rede cristalina para criar mais pares de buracos de elétrons. Desta forma, um único elétron é criado pela luz em uma área que não pode criar mais.
Vamos aprender Por que o fotodiodo é fortemente dopado?
O fotodiodo avalanche tem várias diferenças em relação aos diodos PIN comuns. O processo de avalanche significa que um elétron produzido pela luz em uma área não dopada é multiplicado várias vezes por um processo de avalanche. Como resultado, os fotodiodos para deslizamentos de terra são muito mais sensíveis. Mas descobriu-se que era quase não linear e, devido ao processo de avalanche, o sinal gerado era muito mais alto do que um dos diodos pin.
O nível de dopagem nos semicondutores influencia a resistência, sendo que as camadas mais dopadas apresentam a menor resistência. Para alguns valores de corrente que passam pela camada de diodo, trata-se na verdade de uma série de resistores diferentes, gerando diferentes valores de tensão dependendo das camadas.
Causa de fotodiodo fortemente dopado
Os fotodiodos P-i-N são geralmente usados em diversas aplicações. Consiste em uma camada de contato transparente transparente na parte superior da camada absorvente não aplicada e uma camada de contato de camada n altamente tratada na parte inferior. Um fotodiodo discreto é feito sobre um substrato condutor, conforme mostrado na figura, o que facilita a formação de contatos do tipo n e reduz o número de etapas do processo. O contato superior é geralmente um contato de anel metálico que possui baixa resistência de contato e também permite que a luz seja absorvida pelo semicondutor. Uma abordagem alternativa utiliza condutores transparentes, como o óxido de índio e estanho (ITO). A área do dispositivo ativo é formada pelo entalhe da mesa ou pela implantação de prótons na área adjacente, o que o torna isolado. Adicione uma camada dielétrica ao redor da área ativa para reduzir o fluxo de drenagem e garantir baixa capacidade de contato do chip.
Motivo do fotodiodo fortemente dopado
Este fotodiodo utiliza uma camada semicondutora intrínseca (dopada com N ou às vezes levemente dopada) entre as camadas P e N, o que tem o efeito de reduzir a capacitância da junção PN e, assim, aumentar a velocidade máxima de comutação, especialmente para comunicação por fibra óptica. A camada intrínseca relativamente profunda também oferece um maior volume de conversão fóton-elétron/buraco. O PIN do fotodiodo é usado no modo fotocondutor com aplicações de polarização reversa; a relação entre a quantidade de luz recebida e a corrente elétrica produzida é basicamente linear e também relativamente estável na faixa normal de temperatura.
Operação do fotodiodo PIN
O fotodiodo PIN consiste em uma região p e uma região n separadas por uma camada intrínseca muito forte. A camada intrínseca é colocada entre a região p e a região n para aumentar a largura da zona de desbaste. Os semicondutores P e n são altamente processados. Portanto, a região p e a região n do fotodiodo PIN possuem um grande número de portadores de carga para transportar energia elétrica.
No entanto, este portador de carga não transportará corrente elétrica sob condições de polarização reversa. Por outro lado, semicondutores intrínsecos são materiais semicondutores não controlados. Como resultado, a região intrínseca não possui portador de carga para produzir eletricidade. Sob condições de polarização reversa, os principais transportadores de carga na região n e na região p são excluídos da interseção.
Como resultado, a largura da zona de depleção torna-se muito grande. Como resultado, os portadores majoritários não transportarão corrente elétrica sob condições de polarização reversa. No entanto, os portadores minoritários transportarão eletricidade porque possuem uma força repulsiva do campo elétrico externo. Num fotodiodo PIN, o portador de carga produzido na região de depleção transporta a maior parte da eletricidade. Os portadores de carga produzidos na região p ou n produzem apenas uma pequena corrente elétrica.
Quando a energia luminosa ou fótons são aplicados aos diodos PIN, a maior parte da energia é observada pelas regiões intrínsecas ou de exaustão devido à largura da hachura. Como resultado, um grande número de pares de elétrons é produzido. Os elétrons livres produzidos na região intrínseca movem-se em direção à parte n, enquanto os buracos produzidos na região intrínseca movem-se em direção à seção p.
Em palavras simples Por que o fotodiodo é fortemente dopado?
Elétrons e buracos são livres para se moverem de uma área para outra transportando corrente elétrica. Quando elétrons e buracos livres atingem a região n e a região p, eles são atraídos para os terminais positivo e negativo da bateria.
