Neden fotodiyot yoğun katkılıdır?

Fotodiyotlar, ışığa karşı hassasiyetlerini arttırmak ve ışık dedektörleri olarak performanslarını arttırmak için yoğun şekilde katkılanmıştır. Doping, bir yarı iletken malzemenin elektriksel özelliklerini değiştirmek için kasıtlı olarak safsızlıkların eklenmesi anlamına gelir. Fotodiyotlar söz konusu olduğunda, yarı iletken malzeme içindeki yük taşıyıcılarının (elektronlar ve delikler) sayısını artırmak için tipik olarak katkılanırlar. Bu daha yüksek yük taşıyıcı konsantrasyonu, fotodiyotların ışığa maruz kaldığında daha büyük bir fotoakım üretmesine olanak tanır. Yarı iletken malzemeye yoğun katkılama yapılarak fotodiyotlar, fotonların (hafif parçacıkların) elektrik sinyallerine verimli bir şekilde dönüştürülmesi için çok önemli olan daha yüksek kuantum verimliliğine ulaşabilir.

LED’ler veya Işık Yayan Diyotlar da yoğun katkılı yarı iletken cihazlardır, ancak fotodiyotlardan farklı bir amaç için kullanılırlar. LED’ler, ileri yönlü bir durumda içlerinden akım geçtiğinde ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır. Bunlar, bir tarafın (p-tipi) ve diğerinin (n-tipi), alıcıların (p-tipi için) veya donörlerin (n-tipi için) yüksek konsantrasyonda dopantlara sahip olduğu, ağır katkılı bir p-n bağlantısından oluşur. Bu ağır katkılama, ileri bir voltaj uygulandığında çok sayıda yük taşıyıcının bağlantı boyunca yeniden birleşerek foton (ışık) biçiminde enerji açığa çıkarmasını sağlar. Katkı konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa LED, elektriksel uyarıma yanıt olarak ışık yayma konusunda o kadar verimli olur.

Yarı iletkenler bağlamında “ağır katkılı”, yarı iletken kristal kafesine kasıtlı olarak eklenen safsızlık atomlarının yüksek konsantrasyonunu ifade eder. Bu yabancı maddeler yarı iletkenin elektriksel iletkenliğini ve diğer özelliklerini önemli ölçüde değiştirir. Örneğin, ağır katkılı bir yarı iletkende, hafif katkılı veya içsel yarı iletkenlerle karşılaştırıldığında iletim için daha fazla yük taşıyıcısı (elektronlar veya delikler) mevcuttur. Bu özellik, ışık tespiti için fotodiyotlar veya ışık emisyonu için LED’ler gibi çeşitli yarı iletken cihazların amaçlandığı gibi çalışması için çok önemlidir.

Diyotlarda, bağlantı boyunca yük taşıyıcılarının önemli bir konsantrasyon gradyanını oluşturmak için hem p tipi hem de n tipi bölgelerde safsızlıklar yoğun şekilde katkılanır. Örneğin, tipik bir silikon diyotta, p-tipi bölge alıcı safsızlıklarla (örneğin boron) katkılanırken, n-tipi bölge donör safsızlıklarıyla (örneğin fosfor) katkılanır. Bu ağır katkılama, n-tipi bölgeden gelen elektronların ve p-tipi bölgeden gelen deliklerin birleştiği kavşakta keskin bir tükenme bölgesi oluşturarak akımın bir yönde akışına izin verir (ileri eğilim) ve ters yönde bloke eder (ters eğilim) . Bu safsızlıkların konsantrasyonu, diyotun ileri voltaj düşüşü ve ters kaçak akım gibi istenen elektriksel özellikleri göstermesini sağlamak için yarı iletken üretimi sırasında dikkatlice kontrol edilir.

Related Posts