광검출기

요약 광신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 소자를 말하며, 광검출 소자나 검출하는 광신호의 종류에 따라 다이오드형 광검출소자, 광전도체형 광검출소자등이 있다.

광(光)이란 전자기파의 일종으로 파장이 사람의 눈에 의해 감지되는 가시광선(파장:약 0.3~0.9μm, 1μm는 백만분의 1m)과 그 파장에 가까운 자외선(파장:약 0.003~0.2 μm) 및 적외선(파장:약 0.9~1,000μm)을 통칭한다.

종류에는 입사한 적외선을 전압의 형태로 변환시켜 광검출이 가능하도록 하는 파이로일렉트릭(pyroelectric) 효과를 이용한 검출기, 광흡수에 의한 반도체 내에서 반송자 생성을 이용한 반도체 광검출기 등이 있다. 반도체 광검출 소자로는, 다이오드형 광검출소자와 광전도체형 광검출소자가 있다. 검출기를 만드는 데 주로 사용되는 반도체 재료로는 실리콘과 갈륨비소 등이 있다.

광전도체형 광검출기는 단순히 박막(薄膜)이나 후박(厚薄) 반도체의 양쪽에 금속접합을 한 형태를 하고 있는데, 이 저항성 반도체 면에 입사하는 빛이 흡수됨으로써 가전자대 전자가 들뜨게 되어 전도대 전자와 가전자대 정공이라는 반송자를 생성시킨다. 이렇게 생성된 반송자는 반도체막의 전기적 저항을 감소시킴으로써 외부회로에서 광신호가 검출되었음을 판명하게 해준다.

반도체 다이오드형 광검출기는 동종 혹은 다른 종류의 반도체 접합면에서 반송자 생성과 전송특성을 이용한 소자이다. 반도체 위에 pn접합을 만들고 접합계면에 빛을 쬐면, 광자 에너지를 흡수한 반송자가 생성된다. 광검출기에서 발생한 반송자의 흐름이 전류를 발생시키고 이는 외부회로와 상호작용에 의해 입사한 광신호에 상응하는 전기적인 신호가 된다.

이런 광검출기 종류는 pn 다이오드, pin 다이오드, 금속반도체금속다이오드, 양자우물형 다단계 다이오드 등이 있다. 레이저다이오드, 발광다이오드 등과의 결합형태로 사용되는 광검출기는 광통신 수단에서는 광섬유로부터 전송된 광신호를 감지한다. 컴퓨터의 주변기기, 산업분야에서 안전 및 정밀제어, 리모컨, 광디스크, 연기감지, 온도검출 등의 일상분야에 많이 응용된다.