Kemm hija importanti l-veloċità tar-rispons tad-dijodi fit-tagħmir dijanjostiku ottiku?

1, Prinċipju tekniku: L-essenza fiżika tal-veloċità tar-rispons
Il-veloċità tar-rispons ta 'dijodu hija essenzjalment riflessjoni komprensiva tal-proċessi ta' ġenerazzjoni, trażmissjoni u rikombinazzjoni ta 'trasportaturi ta' ċarġ iġġenerati bir-ritratti. Meta l-enerġija tal-fotoni taqbeż il-wisa 'tal-bandgap tal-materjal semikonduttur, l-elettroni tal-faxxa ta' valenza transizzjoni għall-faxxa tal-konduzzjoni biex jiffurmaw pari ta 'toqob tal-elettroni, li jiġġeneraw fotokurrent taħt l-azzjoni tal--mibni fil-kamp elettriku. Dan il-proċess jinvolvi tliet parametri ewlenin tal-ħin:

Ħin ta 'ġenerazzjoni ta' trasportatur: Minħabba l-influwenza tal-koeffiċjent ta 'assorbiment tal-materjal, materjali bandgap diretti bħal gallium arsenide (GaAs) jistgħu jlestu l-assorbiment tal-fotoni u l-ġenerazzjoni tal-carrier f'picoseconds, filwaqt li materjali bandgap indiretti bħas-silikon jeħtieġu nanosekondi.
Ħin ta 'transitu tat-trasportatur: dajowds PIN iqassru l-mogħdija tat-trasport tal-ġarr għal-livell tal-mikrometru billi jottimizzaw il-ħxuna tas-saff intrinsiku, u b'materjali ta' mobilità għolja tal-elettroni bħal fosfid tal-indju InP, il-ħin tat-transitu jista 'jiġi kkontrollat ​​fi żmien 10ps.
Effett tal-kapaċità tal-junction: Il-kapaċità parassitika tad-dijodu se tifforma dewmien RC. Billi tuża l-istruttura tal-eterojunction u t-teknoloġija tal-passivazzjoni tal-wiċċ, il-kapaċità tal-junction tista 'titnaqqas għal taħt 0.1pF, u ttejjeb b'mod sinifikanti l-kapaċità ta' rispons ta 'frekwenza għolja -.
Meta tieħu l-applikazzjoni tal-oxxilloskopju Tektronix fl-ittestjar tal-lidar bħala eżempju, il-fotodijodu tal-valanga (APD) tiegħu jista 'jikseb ħin ta' rispons ta '0.5ns f'wavelength ta' 1550nm permezz ta 'mekkaniżmu ta' gwadann intern, u jista 'jaqbad b'mod preċiż il-ħin tal-vjaġġ tond-tal-polz tal-laser nanosekondi b'20GHz b'20GHz sistema ta' bandwidth sabiex tiżgura dik l-oxxilloskopju tal-livell ta 'l-awtometru 200m distanza.

2, Xenarju ta 'applikazzjoni: Il-veloċità tiddetermina l-effiċjenza tas-sistema
1. Ittestjar ta 'awtomazzjoni industrijali
Fl-iskoperta tad-difetti tal-wiċċ ta 'prodotti 3C, il-kamera lineari CCD tuża firxa ta' fotodijodi InGaAs b'ħin ta 'rispons ta' 2ns, flimkien ma 'frekwenza ta' skanjar tal-linja 100kHz, biex tlesti r-rikonoxximent tad-difetti fil-livell tal-mikrometru ta 'pannelli ta' daqs A4 fi żmien 0.1 sekondi. Kumpanija tal-ippakkjar tas-semikondutturi tejbet it-throughput ta 'detezzjoni tal-wejfers minn 300 wejfer fis-siegħa għal 800 wejfer fis-siegħa billi aġġornat għal sensor APD li jirrispondu 0.5ns, li jirriżulta f'żieda ta' 37% fl-effiċjenza ġenerali tat-tagħmir (OEE).

2. Dijanjosi ta 'l-immaġini mediċi
F'tagħmir OCT (Tomografija ta 'Koerenza Ottika), id-ditekter ibbilanċjat jadotta struttura differenzjali tad-dijodu PIN doppju, li jikseb riżoluzzjoni assjali ta' 15 μ m f'tul ta 'mewġ ta' 1310nm b'ħin ta 'rispons ta' 0.3ns. Wara l-aġġornament ta 'sistema OCT oftalmika, l-istruttura ta' għaxar saffi tar-retina tista 'tiġi distinta b'mod ċar, li ttejjeb l-eżattezza tad-dijanjosi bikrija tar-retinopatija tad-dijabete minn 78% sa 92%.

3. Sistema ta 'komunikazzjoni bil-lejżer
F'modulu ottiku ta '100Gbps, dajowd PIN flimkien ma' amplifikatur ta 'transimpedance (TIA) jikseb ħin ta' rispons ta '0.8ns f'wavelength ta' 1550nm, u jiżgura li l-grad tal-ftuħ u l-għeluq tal-għajnejn huwa akbar minn 80% u r-rata ta 'żball tal-bit (BER) hija aħjar minn 1¹²⁻ ²⁻ Ċentru tad-dejta uża din it-teknoloġija biex iżid il-kapaċità ta 'trażmissjoni tal-fibra waħda minn 40Tbps għal 100Tbps, u jnaqqas il-konsum tal-enerġija tal-bit tal-unità bi 42%.

4. Qasam tal-monitoraġġ ambjentali
Fis-sistema ta 'skoperta atmosferika LIDAR, tintuża firxa APD b'ħin ta' rispons ta '0.2ns, flimkien ma' impulsi tal-lejżer 532nm, biex timmonitorja d-distribuzzjoni tal-konċentrazzjoni tal-ajrusol f'-ħin reali f'medda ta 'għoli ta' 20km. Wara li aġġorna t-tagħmir tiegħu, dipartiment meteoroloġiku estenda l-ħin ta 'previżjoni tal-PM2.5 minn 6 sigħat għal 24 siegħa, u żied l-eżattezza tat-tbassir bi 18-il punt perċentwali.

3, Ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni: skoperti teknoloġiċi multidimensjonali
1. Innovazzjoni materjali
Dajowds ibbażati fuq in-nitrur tal-gallju (GaN) jiksbu rispons ta '0.1ns f'wavelength ta' 405nm, li huwa ħames darbiet ogħla minn materjali GaAs tradizzjonali. Ġew applikati fl-irjus tal-qari tad-DVD tad-dawl blu u l-komunikazzjoni bil-lejżer taħt l-ilma.
Materjali quantum dot jespandu l-medda ta 'wavelength tar-rispons tad-dijodu għal 300-2000nm billi jaġġustaw il-wisa' tal-bandgap, u jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'dijanjosi multispettrali.

2. Ottimizzazzjoni strutturali
L-istruttura mtejba tal-plasmon tal-wiċċ ittejjeb l-effiċjenza tal-konverżjoni fotoelettrika bi 30% permezz tal-effett ta 'titjib tal-kamp lokalizzat ta' nanopartiċelli tal-metall, filwaqt li żżomm veloċità ta 'rispons ta' 0.5ns.
It-teknoloġija ta 'integrazzjoni 3D tpoġġi b'mod vertikali dajowds b'ċipep TIA, tnaqqas il-kapaċità parassitika b'60% u tikseb bandwidth ta' rispons tal-modulu li taqbeż it-30GHz.

3. Titjib tal-proċess
It-teknoloġija tal-epitassija tar-raġġ molekulari (MBE) tista 'tikkontrolla l-preparazzjoni ta' saffi ta 'semikondutturi b'flatness livell atomiku, tnaqqas il-kurrent skur għal 0.1nA u ttejjeb il-proporzjon tas-sinjal-per-b'20dB.
It-teknoloġija tal-inċiżjoni tal-jone reattiv fil-fond (DRIE) tikseb proċessar strutturali fuq skala mikro, tnaqqas il-kapaċità tal-junction tad-dijodu għal 0.05pF u ttejjeb b'mod sinifikanti l-karatteristiċi ta 'frekwenza għolja-.