Что такое PIN-фотодиод?

Что такое PIN-фотодиод?

PIN-фотодиод — это тип фотодиода, который преобразует излучаемый свет в электрический сигнал.

Существует три основных типа фотодиодов: PN-тип, PIN-тип и APD (лавинный фотодиод).

По сравнению с PN-фотодиодами, которые состоят из PN-связи между полупроводниками P-типа и N-типа, PIN-фотодиоды имеют более быстрое время отклика от облучения светом до преобразования в электрический сигнал.

Применение PIN-фотодиодов

PIN-фотодиоды являются наиболее широко используемыми из всех фотодиодов благодаря своей высокой чувствительности и быстрому времени отклика.

В частности, PIN-фотодиоды используются в широком спектре приложений, включая светоприемные элементы в ПЗС- и КМОП-датчиках цифровых камер, оптические датчики для компакт-дисков и DVD-дисков, приемники дистанционного управления, приемники для оптических систем связи, детекторы света, такие как фотометры и экспонометры, считыватели штрихкодов, считыватели символов, автомобильные датчики солнечного света и туннельные датчики, а также детекторы рентгеновского излучения и детекторы радиации.

Принцип работы PIN-фотодиодов

PIN-фотодиоды имеют структуру полупроводника P-типа и полупроводника N-типа с изолирующим полупроводником I-типа, расположенным между ними.

Область полупроводника P-типа является фоточувствительной областью, сторона полупроводника N-типа является стороной подложки, а область полупроводника I-типа заменяет обедненный слой и становится светопоглощающей областью.

Когда отрицательное смещение прикладывается к слою P, а положительное смещение к слою N, дырки в слое P перемещаются на отрицательную сторону, а электроны в слое N перемещаются на положительную сторону, в результате чего образуется обедненный слой с практически отсутствующими носителями в промежуточном слое.

В этом состоянии, когда свет с энергией выше ширины запрещенной зоны облучается со стороны слоя P, электроны фотовозбуждаются, становясь свободными электронами, и в их следе образуются дырки. Дырки перемещаются в слой P, что приводит к возникновению фототока в фотодиодах PIN.

В фотодиодах PIN обратное смещение подается на широкий обедненный слой, образованный слоем I, что приводит к более высокой скорости передачи носителей, чем в фотодиодах PN, и, следовательно, к более быстрому времени отклика в качестве фотодатчика. Кроме того, чувствительность высока, поскольку обедненный слой, который является областью поглощения света, широкий.