¿Qué hace que un diodo PIN sea especialmente adecuado para un detector de fotos?

Answer 1

Un diodo PIN utilizado como fotodetector generalmente se polarizará inversamente para obtener el agotamiento completo de la región intrínseca. Cuando eso sucede, lo que lo hace genial es que está muy cerca de obtener 1 par de agujeros de electrones por fotón, con muy poco ruido o jitter. Hay algo de “corriente oscura” o corriente que fluye en el diodo polarizado en sentido inverso sin que la luz lo golpee, pero eso palidece en comparación con el gran ruido estadístico que se obtiene al usar un fotoconductor.

¿Por qué PIN en lugar de solo PN agotada?

Dos razones.

Una es que la luz realmente penetrará un poco en el silicio. Tener una región agotada más gruesa significa que se absorberá más luz, lo que contribuye a una señal más fuerte.

El otro es la capacitancia. Un diodo más grueso tiene una capacitancia más pequeña y, por lo tanto, puede funcionar a mayor velocidad. A espesores mayores, esto se convierte en una compensación entre la capacitancia y el tiempo de tránsito de electrones / agujeros.

Answer 2

Cuando un fotón entra en la región agotada de un diodo, su captura puede generar un par de agujeros de electrones que son barridos a los lados opuestos de la unión por el campo eléctrico de la zona de agotamiento. Esta carga se vuelve a generar como un voltaje en los terminales del diodo. La probabilidad de que un electrón sea capturado en la zona de agotamiento es una función del ancho de la zona de agotamiento frente a la longitud de onda de la luz que desea capturar. Si la zona de agotamiento es mucho más pequeña que la longitud de onda de la luz, entonces se capturarán relativamente pocos electrones. Si puede adaptar el tamaño de la zona de agotamiento a la longitud de onda de la luz que desea capturar, entonces tendría la capacidad de optimizar la sensibilidad del diodo como fotorreceptor. Un diodo PIN utiliza material intrínseco (no dopado) en el centro de un diodo PN para extender (o controlar) el tamaño de la región de agotamiento (la región de agotamiento se extiende también hacia el lado P y N del diodo … pero esto generalmente es pequeño en comparación con el ancho diseñado de la región intrínseca. En cualquier caso, al hacer un diodo PIN con un ancho de región intrínseca optimizado para la longitud de onda de la luz que desea detectar, entonces tiene un fotorreceptor optimizado.