Jesteś tutaj

Budowa piksela

Na detektor CCD składa się przede wszystkim duża liczba pikseli. Zajmiemy się teraz tym, jak zbudowany jest taki piksel. Piksel składa się z dwóch rodzajów półprzewodników krzemowych typu p i n.

Półprzewodniki typu p i n
O co chodzi? I po co nam dwa rodzaje półprzewodników? Już tłumaczę. Półprzewodnik typu n charakteryzuje się tym, że zawiera nadmiar elektronów. Nadmiar elektronów uzyskuje się przez dodanie do krzemu domieszki jakiegoś pierwiasta z V grupy tablicy Mendelejewa. Czysty krzem nie ma własności póprzewodnikowych. Z drugiej strony natomiast póprzewodnik typu p charakteryzuje się niedoborem elektronów, a otrzymujemy go poprzez dodanie do krzemu domieszki jakiegoś pierwiastka z III grupy. W póprzewodniku typu n nośnikiem większościowym są elektrony, a prąd polega na ruchu elektronów. Dokładnie odwrotnie rzecz się ma z póprzewodnikami typu p. Nośnikem większościowym są dziury, a płynący prąd nazywamy prądem dziurowym.

Złącze p-n, działanie piksela
Jeśli połączymy półprzewodnik typu n z półprzewodnikiem typu p to otrzymamy tak zwane złącze p-n. Jak to się ma do naszego piksela? Musimy najpierw zatrzymać się na chwilę nad efektem fotoelektycznym wewnętrznym. Polega on na tym, że padające fotony oddają swoją energię elektonom w paśmie walencyjnym. Jeżli energia ta będzie większa od 1.14 eV (tyle wynosi przerwa dla krzemu pomiędzy pasmem waencyjnym a pasmem przewodzenia) to elektony z pasma walencyjnego przenoszą się do pasma przewodzenia. Jeżeli teraz jeden z półprzewodników (typu p) pokryjemy izolatorem, oczywiście po przeciwnej stronie niż złącze i przyłożymy do tegoż złącza napięcie, otrzymamy uproszczony piksel. Złącze p-n ma takie własności, że w miejscu połączenia półprzewodników mogły się one wymieniać ładunkami. Oznacza to tyle, że jeżeli za izolatorem przyłożymy potencjał dodatni to wybite elektrony nie będą mogły rekombinować z dziurami i będą utrzymywane wewnątrz półprzewodnika typu p. W półprzewodniku typu n oczywiście będzie taka sama ilość dziur jaka jest ilość elektronów w półprzewodniku typu p. Jeżeli znamy wartość wydajności kwantowej, z ilości elektronów utrzymywanych w półprzewodniku typu p (które możemy policzyć) dowiemy się ile fotonów padło na nasz piksel. No i mamy uproszczone działanie naszego piksela!