14.3.6. Дискретные МДП‑фотоприемники

Рассмотрим работу фотоприемника на основе МДП‑структуры МДП ФПУ в режиме прибора с зарядовой инжекцией. На рис. 14.26 показана зонная диаграмма, иллюстрирующая его работу. После подачи импульса напряжения V_G < 0 за момент времени, равный максвелловскому времени релаксации τ_М, реализуется состояние неравновесного обеднения (рис. 14.26, б). Состояние неравновесного обеднения хранится время t, равное времени релаксации неравновесной емкости τ_p. Если за это время в неравновесную ОПЗ попадет квант света в полосе собственного поглощения hν > E_g, то в ОПЗ произойдет генерация электронно‑дырочных пар. Неосновные фотогенерированные носители будут заполнять неравновесную яму у поверхности (рис. 14.26, в). Поскольку наблюдается изменение заряда  в инверсионном слое, то через диэлектрик потечет довольно большой ток смещения J_см, который будет зарегистрирован во внешней цепи. Возможен и другой принцип регистрации фотонов – считывание информационного заряда, как в приборах с зарядовой связью [22, 53].

 

Рис. 14.26. Зонная диаграмма, иллюстрирующая работу МДП‑структуры в качестве фотоприемного устройства

Через время t, равное времени релаксации неравновесной емкости τ_p, вследствие термогенерации «яма» для неосновных носителей заполнится. МДП‑структура придет в равновесное состояние и утратит способность регистрировать кванты света. Поэтому необходимо привести МДП‑структуру сначала в исходное состояние, а затем снова в состояние неравновесного обеднения. Следовательно, МДП ФПУ будет находиться в рабочем состоянии, если тактовая частота импульсов напряжения V_G будет больше, чем обратное время релаксации неравновесной емкости МДП‑структуры.