Hversu mikilvægur er viðbragðshraði díóða í ljósgreiningarbúnaði?

1, Tæknileg meginregla: Líkamlegur kjarni svarhraða
Viðbragðshraði díóða er í meginatriðum yfirgripsmikil endurspeglun á myndunar-, sendingar- og endurröðunarferlum ljósmyndaðra hleðslubera. Þegar ljóseindaorkan fer yfir bandbilsbreidd hálfleiðaraefnisins, fara gildisbandsrafeindir yfir í leiðnibandið til að mynda rafeindagatapör, sem mynda ljósstraum undir virkni hins innbyggða-ra rafsviðs. Þetta ferli felur í sér þrjár lykiltímabreytur:

Flutningstími burðarefnis: Vegna áhrifa frásogsstuðuls efnis geta bein bandgap efni eins og gallíumarseníð (GaAs) lokið ljóseindagleypni og burðarmyndun á píkósekúndum, en óbein bandgap efni eins og sílikon þurfa nanósekúndur.
Flutningstími flutningsaðila: PIN-díóður stytta flutningsleið flutningsaðila að míkrómetrastigi með því að hámarka innri lagþykktina og með efnum sem eru með mikla rafeindahreyfanleika eins og indíumfosfíð InP er hægt að stjórna flutningstímanum innan 10ps.
Rafmagnsáhrif á mótum: Sníkjurýmd díóðunnar mun mynda RC seinkun. Með því að nota heterojunction uppbyggingu og yfirborðsaðgerðartækni er hægt að minnka rafrýmd tengimótanna niður fyrir 0,1pF, sem bætir hátíðnisvarsgetuna verulega.
Ef tekin er notkun Tektronix sveiflusjár í lidar prófunum sem dæmi, þá getur snjóflóðaljósdíóða þess (APD) náð 0,5ns viðbragðstíma við 1550nm bylgjulengd í gegnum innri ávinningsbúnað og getur nákvæmlega fanga hring-ferðartíma nanósekúndu leysispúls með 20GHz 20GHz bandbreidd kerfisins til að tryggja að sveiflujöfnuð nákvæmni innan 200m fjarlægð.

2, Umsóknaratburðarás: Hraði ákvarðar skilvirkni kerfisins
1. Iðnaðar sjálfvirkni próf
Við uppgötvun yfirborðsgalla 3C vara notar línulega CCD myndavélin InGaAs ljósdíóða fylki með viðbragðstíma upp á 2ns, ásamt 100kHz línuskönnunartíðni, til að ljúka míkrómetrastigi gallagreiningu á A4 stærð spjöldum innan 0,1 sekúndu. Hálfleiðurapökkunarfyrirtæki hefur uppfært afköst sitt úr 300 skífum á klukkustund í 800 skífur á klukkustund með því að uppfæra í 0,5ns móttækilegan APD skynjara, sem hefur í för með sér 37% aukningu á heildarnýtni búnaðar (OEE).

2. Læknisfræðileg myndgreiningargreining
Í OCT (Optical Coherence Tomography) búnaði notar jafnvægi skynjari tvöfalda PIN díóða mismunadrif uppbyggingu, sem nær 15 μm ásupplausn á bylgjulengd 1310nm með viðbragðstíma 0,3ns. Eftir uppfærslu á OCT augnkerfi er hægt að greina greinilega tíu laga uppbyggingu sjónhimnunnar, sem bætir nákvæmni snemma greiningar á sjónukvilla sykursýki úr 78% í 92%.

3. Laser samskiptakerfi
Í 100Gbps ljóseiningu nær PIN-díóða ásamt transimpedance magnara (TIA) svörunartíma upp á 0,8ns á bylgjulengd 1550nm, sem tryggir að augnopnunar- og lokunarstigið sé meira en 80% og bitvilluhlutfallið (BER) er betra en ⁻¹ ². Gagnaver hefur beitt þessari tækni til að auka flutningsgetu eins trefja úr 40Tbps í 100Tbps, sem minnkar orkunotkun einingabita um 42%.

4. Umhverfisvöktunarsvið
Í LIDAR andrúmsloftsskynjunarkerfinu er APD fylki með viðbragðstíma 0,2ns notað ásamt 532nm leysipúlsum, til að fylgjast með dreifingu úðabrúsastyrks í rauntíma innan 20 km hæðarbils. Eftir uppfærslu á búnaði sínum lengdi veðurdeild spátíma PM2.5 úr 6 klukkustundum í 24 klukkustundir og jók nákvæmni spárinnar um 18 prósentustig.

3, Hagræðing árangur: fjölvíddar tæknibyltingar
1. Efnisnýjung
Gallíumnítríð (GaN) byggðar díóða ná 0,1ns svörun við bylgjulengdina 405nm, sem er fimm sinnum hærra en hefðbundin GaAs efni. Þeir hafa verið notaðir í bláum ljósum DVD leshausum og neðansjávar leysisamskiptum.
Skammtapunktaefni stækka bylgjulengdarsvið díóðaviðbragðsins í 300-2000nm með því að stilla breidd bandbilsins og uppfylla kröfur um fjölrófsgreiningu.
2. Byggingarhagræðing
Uppbygging yfirborðsplasmons eykur skilvirkni ljósafmagnsbreytingar um 30% með staðbundnum sviðaukaáhrifum málmnanóagna, en viðheldur svarhraða upp á 0,5ns.
Þrívíddarsamþættingartækni staflar díóðum lóðrétt með TIA-flögum, dregur úr sníkjurýmdinni um 60% og nær einingarsvörunarbandbreidd sem fer yfir 30GHz.
3. Umbætur á ferli
Molecular beam epitaxy (MBE) tækni getur stjórnað undirbúningi hálfleiðaralaga með flatneskju á atómstigi, minnkað dökkstraum í 0,1nA og bætt merki-til-suðhlutfall um 20dB.
Deep reactive ion etsing (DRIE) tækni nær til burðarvinnslu á örskala, dregur úr rýmd díóðamóta í 0,05pF og bætir verulega-eiginleika hátíðni.