Detector fotoelétrico de silícioÉ um dispositivo de conversão fotoelétrica baseado em material de silício, cujo princípio central é usar o efeito fotoelétrico do silício para converter sinais ópticos em sinais elétricos.

Princípio de funcionamento:

Absorção de luz: Quando a luz é irradiada sobre o detector fotoeletrônico de silício, a energia fotônica é absorvida pelo material de silício.

Excitação eletrônica: a energia de luz absorvida excita os elétrons no silício para a cinta condutora no cinturão de energia, formando um par de buracos eletrônicos.

Separação de portadores: Como o silício tem propriedades semicondutoras, os elétrons e os buracos são separados sob o efeito de campos elétricos adicionais.

Geração de corrente: os elétrons separados e os buracos vazios formam corrente ao longo do condutor sob o efeito do campo elétrico, e o sinal elétrico gerado pelo processo de conversão fotoelétrica pode ser medido através de eletrodos conectados ao circuito externo.

　　Detector fotoelétrico de silícioDe acordo com a estrutura e o princípio de funcionamento, é dividido principalmente em vários tipos:

Detector fotocondutor: fabricado com efeitos fotocondutores de materiais semicondutores. Quando a tensão atravessa o detector, os fotões de entrada produzem um portador e o campo elétrico aplicado varre e transmite para o terminal do dispositivo. O detector metal-semicondutor-metal (MSM) é uma estrutura dentro de um detector fotocondutor com propriedades de baixa capacitação e velocidades de transmissão rápidas, até 300 GHz.

Detector PIN: é a estrutura de silício mais usada atualmente. Um lado do detector é P (Positivo), o outro é N (Negativo), P e N são pesadamente dopados, e as áreas intrínsecas não são dopadas ou baixamente dopadas. A estrutura tipo PIN cria um campo elétrico interno na região de sinal, a luz é absorvida na região de sinal, gerando um par elétron-buraco, sob o efeito do campo elétrico, os elétrons se deslocam para a região N e o buraco se desloca para a região P, gerando assim corrente óptica. O detector PIN também é responsivo em 0V, mas geralmente há uma tensão de desvio inverso para maximizar a resposta.

Detectores de avalanche (APD): A resposta máxima dos detectores fotocondutores e dos detectores PIN é limitada pela largura de banda do material da camada de absorção. Os detectores de avalanche aumentam a eficiência quântica com ganhos de avalanche, que geram pares eletrônicos-buraco adicionais quando o veículo colide em operação de alta energia, uma reação que ocorre constantemente, resultando em um aumento no número de veículos gerados. No detector fotoelétrico de avalanche, a corrente fotoelétrica gerada pelo veículo é ampliada muitas vezes pelo veículo gerado pela avalanche.