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光感測器(PD：Photo Detector)
❐ 光感測器(PD：Photo Detector)
光感測器(PD)的功能是用來偵測光訊號，可以將「光子(Photon)」轉換成「電子(Electron)」，也就是把光訊號轉換成電訊號，入射光愈強則產生的電子愈多，最常見的光感測器是「光二極體(Photo diode)」。
❐ PN光二極體(P-type N-type photo diode)
PN光二極體的結構是在P型矽基板上方成長N型區域，再成長金屬電極，同時在矽基板底部成長金屬電極，如＜圖一(a)＞所示，由於結構主要由「P型半導體」與「N型半導體」組成，因此稱為「二極」。當入射光(光子)入射到光二極體時，在P型半導體內產生帶正電的電洞流出，在N型半導體內產生帶負電的電子流出，入射光愈強則產生的電子愈多，因此我們可以利用電子的多少來決定入射光的強度。
其實PN光二極體光偵測器的原理和「太陽電池(Solar cell)」相同，都是把光訊號轉換成電訊號，如果我們觀察＜圖一(a)＞的結構就會發現其實它就好像一個電池，是由太陽光產生電洞與電子，因此稱為「太陽電池(Solar cell)」。知識力www.ansforce.com。
圖一 PN光二極體的構造與原理示意圖。
此外，PN光二極體的結構也與「發光二極體(LED：Light Emitting Diode)」相同，而且原理恰好相反，發光二極體是以電池提供電能，由正極產生帶正電的電洞流入 P型區域，由負極產生帶負電的電子流入 N型區域，電洞與電子在P型與N型區域的介面結合發光，如＜圖二＞所示。
圖二 發光二極體(LED)的構造與原理示意圖。
❐ PIN光二極體(P-type Intrinsic N-type photo diode)
PIN光二極體的結構是在＜圖一(a)＞PN光二極體的P型區域與N型區域之間夾一層沒有摻雜原子的半導體材料，也就是純矽原子，如＜圖一(b)＞所示，這樣的結構光電轉換效率更高，因此目前商業上量產的影像感測器都是使用PIN光二極體元件。
➤本質半導體(Intrinsic semiconductor)：是指沒有摻雜原子的半導體材料，例如：純矽原子排列而形成的矽晶圓，沒有摻雜導電性通常比較差。
➤摻雜半導體(Extrinsic semiconductor)：是指有摻雜原子的半導體材料，例如：在矽晶圓(4A族)內摻雜氮原子(5A族)形成N型半導體，在矽晶圓(4A族)內摻雜鋁原子(3A族)形成P型半導體。
圖三 PIN光二極體的構造與原理示意圖。
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