Nel campo dei dispositivi optoelettronici,
rilevatori polarizzati
Sono una categoria ampiamente utilizzata di apparecchiature di rilevamento specializzate. Non si tratta di dispositivi con una struttura unica, ma di un termine generico per indicare dispositivi di rilevamento ottico che operano in modalità "polarizzazione inversa". Il loro obiettivo principale è migliorare le prestazioni di rilevamento attraverso la regolazione esterna della tensione per soddisfare la richiesta di acquisizione di segnali ottici ad alta precisione in diversi scenari.
I. La natura dei rivelatori polarizzati
Un rivelatore polarizzato è un dispositivo optoelettronico che richiede una tensione di polarizzazione inversa durante il funzionamento, utilizzato principalmente per convertire i segnali ottici in segnali elettrici misurabili. Essenzialmente, si basa su fotorivelatori ordinari (come fotodiodi, fotodiodi a valanga, ecc.) e applica una tensione inversa attraverso un circuito esterno per modificare la distribuzione del campo elettrico all'interno del dispositivo, ottimizzando così l'efficienza di conversione fotoelettrica.
II. La logica del design di polarizzazione
I normali rivelatori non polarizzati (come i rivelatori fotovoltaici) possono funzionare, ma presentano evidenti carenze in termini di prestazioni. Lo scopo principale della progettazione del bias è quello di risolvere queste carenze e soddisfare i requisiti di scenari di rilevamento con standard più elevati.
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Migliora la velocità di risposta:
Il forte campo elettrico formato dalla polarizzazione inversa accelera il movimento delle coppie elettrone-lacuna, riducendo significativamente il tempo di trasmissione della carica. Ciò consente al rivelatore di rispondere più rapidamente ai segnali ottici in rapida evoluzione (come la luce pulsata) ed evita il ritardo del segnale.
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Migliora la sensibilità di rilevamento:
La regione di svuotamento ampliata aumenta l'area di interazione tra fotoni e materiali semiconduttori, consentendo un assorbimento più adeguato dei segnali ottici deboli. Ciò consente al rivelatore di catturare una luce debole che i dispositivi ordinari non sono in grado di identificare, rendendolo adatto a scenari di bassa intensità luminosa.
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Riduce le interferenze dovute alla corrente di buio:
La polarizzazione inversa può sopprimere la corrente oscura (corrente di dispersione senza irradiazione luminosa) del rilevatore stesso, ridurre il rumore di fondo e rendere più puro il segnale elettrico in uscita, migliorando così la precisione della misurazione.
III. Scenari applicativi dei rilevatori polarizzati
Grazie ai vantaggi dell'elevata velocità di risposta e dell'elevata sensibilità, i rilevatori polarizzati hanno trovato impiego in molteplici campi e sono diventati dispositivi fondamentali per il rilevamento dei segnali ottici.
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Sicurezza e sorveglianza:
Nei sistemi di monitoraggio a infrarossi, i rilevatori a infrarossi polarizzati possono catturare segnali infrarossi deboli di notte per realizzare immagini con visione notturna, ampiamente utilizzate nelle telecamere di sicurezza, nel monitoraggio delle frontiere e in altri scenari.
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Medicina e bioimaging:
Nelle apparecchiature di rilevamento dei raggi X e di imaging a fluorescenza, i rilevatori polarizzati possono catturare con precisione i deboli segnali ottici emessi dai dispositivi medici e convertirli in chiari segnali elettrici, agevolando la diagnosi medica.
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Rilevamento e rilevamento industriale:
Nell'ispezione di qualità delle linee di produzione industriale, possono essere utilizzati per rilevare difetti superficiali dei prodotti (ad esempio, tramite l'analisi del segnale luminoso riflesso dal laser). Possono anche fungere da componenti fondamentali dei sistemi di rilevamento in fibra ottica per monitorare grandezze fisiche come temperatura e pressione.
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Ricerca scientifica e aerospaziale:
Nell'osservazione astrofisica, vengono utilizzati per catturare deboli segnali ottici provenienti da corpi celesti distanti. In campo aerospaziale, possono essere utilizzati come dispositivi di ricezione di segnali per la rilevazione di radiazioni spaziali e per le comunicazioni ottiche.
