Dans le domaine des dispositifs optoélectroniques,
détecteurs biaisés
Les détecteurs optiques constituent une catégorie d'équipements de détection spécialisés largement utilisée. Il ne s'agit pas d'appareils à structure unique, mais d'un terme générique désignant les dispositifs de détection optique fonctionnant en mode « polarisation inverse ». Leur objectif principal est d'améliorer les performances de détection grâce à une régulation de tension externe, afin de répondre aux exigences de capture de signaux optiques de haute précision dans différents scénarios.
I. La nature des détecteurs biaisés
Un détecteur polarisé est un dispositif optoélectronique nécessitant une tension de polarisation inverse pendant son fonctionnement, principalement utilisé pour convertir des signaux optiques en signaux électriques mesurables. Il repose essentiellement sur des photodétecteurs ordinaires (tels que des photodiodes, des photodiodes à avalanche, etc.) et applique une tension inverse via un circuit externe pour modifier la distribution du champ électrique à l'intérieur du dispositif, optimisant ainsi le rendement de la conversion photoélectrique.
II. La justification de la conception biaisée
Les détecteurs non biaisés ordinaires (tels que les détecteurs photovoltaïques) peuvent fonctionner, mais leurs performances présentent des défauts évidents. L'objectif principal de la conception de la polarisation est de remédier à ces défauts et de répondre aux exigences des scénarios de détection exigeant des normes plus strictes.
-
Améliore la vitesse de réponse :
Le champ électrique intense créé par la polarisation inverse accélère le mouvement des paires électron-trou, réduisant ainsi considérablement le temps de transmission des charges. Cela permet au détecteur de réagir plus rapidement aux signaux optiques à variation rapide (comme la lumière pulsée) et d'éviter tout retard de signal.
-
Améliore la sensibilité de détection :
La zone de déplétion élargie augmente la surface d'interaction entre les photons et les matériaux semi-conducteurs, permettant une meilleure absorption des signaux optiques faibles. Le détecteur peut ainsi capter une lumière faible que les appareils ordinaires ne peuvent pas identifier, ce qui le rend idéal pour les applications à faible intensité lumineuse.
-
Réduit les interférences du courant d'obscurité :
La polarisation inverse peut supprimer le courant d'obscurité (courant de fuite sans irradiation lumineuse) du détecteur lui-même, réduire le bruit de fond et rendre le signal électrique de sortie plus pur, améliorant ainsi la précision de la mesure.
III. Scénarios d'application des détecteurs biaisés
Grâce aux avantages d'une vitesse de réponse élevée et d'une sensibilité élevée, les détecteurs polarisés ont pénétré dans de multiples domaines et sont devenus des dispositifs clés pour la détection de signaux optiques.
-
Sécurité et surveillance :
Dans les systèmes de surveillance infrarouge, les détecteurs infrarouges polarisés peuvent capturer des signaux infrarouges faibles la nuit pour réaliser une imagerie de vision nocturne, largement utilisée dans les caméras de sécurité, la surveillance des frontières et d'autres scénarios.
-
Imagerie médicale et bio-imagerie :
Dans les équipements de détection de rayons X et d'imagerie par fluorescence, les détecteurs polarisés peuvent capturer avec précision les signaux optiques faibles émis par les dispositifs médicaux et les convertir en signaux électriques clairs, aidant ainsi au diagnostic médical.
-
Détection et détection industrielles :
Lors du contrôle qualité des lignes de production industrielle, ils peuvent être utilisés pour détecter les défauts de surface des produits (par exemple, grâce à l'analyse du signal laser réfléchi). Ils peuvent également servir de composants clés aux systèmes de détection à fibre optique pour surveiller des grandeurs physiques telles que la température et la pression.
-
Recherche scientifique et aérospatiale :
En observation astrophysique, ils servent à capter les faibles signaux optiques provenant de corps célestes lointains. Dans le domaine aérospatial, ils peuvent servir de récepteurs de signaux pour la détection des rayonnements spatiaux et les communications optiques.
