雪崩光電二極管

1、 光電二極管 利用光產(chǎn)生伏打效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的光探測(cè)器件。 基于反偏壓結(jié)(PN結(jié)，肖特基結(jié))的少子抽取作用。光照產(chǎn)生非平衡載流子，被內(nèi)建電場(chǎng)和反偏壓電場(chǎng)漂移，形成大的反向電流，既光電流。光電流與入射光強(qiáng)度成正比，與入射光頻率密切相關(guān)，因此可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而起到光探測(cè)的目的。 雪崩光電二極管是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來(lái)工作的一種二極管。 雪崩光電二極管是具有內(nèi)增益的一種光伏器件。它利用光生載流子在強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)的定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，以獲得光電流的增益。在雪崩過(guò)程中，光生載流子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下高速定向運(yùn)動(dòng)，具有很高動(dòng)能的光生電子或空穴與晶格原子碰撞，使晶格原子電離產(chǎn)

2、生二次電子空穴對(duì)；二次電子和空穴對(duì)在電場(chǎng)的作用下獲得足夠的動(dòng)能，又使晶格原子電離產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，此過(guò)程像“雪崩”似地繼續(xù)下去。電離產(chǎn)生的載流子數(shù)遠(yuǎn)大于光激發(fā)產(chǎn)生的光生載流子數(shù)，這時(shí)雪崩光電二極管的輸出電流迅速增加。高速運(yùn)動(dòng)的電子和晶格原子相碰撞，高速運(yùn)動(dòng)的電子和晶格原子相碰撞， 使晶格原子電離，產(chǎn)生新使晶格原子電離，產(chǎn)生新的電子的電子 - 空穴對(duì)。新產(chǎn)生的二次電子再次和原子碰撞。如此多空穴對(duì)。新產(chǎn)生的二次電子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，致使載流子雪崩式倍增。所以這種器次碰撞，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，致使載流子雪崩式倍增。所以這種器件就稱為雪崩光電二極管件就稱為雪崩光電二極管(APD)

3、。光電二極管的電流增益用倍增因子M表示： 其中，IM是雪崩增益后輸出電流的平均值，IP未倍增時(shí)的初級(jí)光電流。V是反向偏壓，VB是二極管擊穿電壓。n一般為2.57。實(shí)際上雪崩過(guò)程是統(tǒng)計(jì)過(guò)程，并不是每一個(gè)光子都經(jīng)過(guò)了同樣的放大，所以M只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。響應(yīng)度RAPD：表征光電二極管的轉(zhuǎn)換效率。 :量子效率意義：?jiǎn)挝蝗肷涔夤β仕a(chǎn)生的短路光電流意義：?jiǎn)挝蝗肷涔夤β仕a(chǎn)生的短路光電流信噪比： APD由于具有內(nèi)部增益，因此沒(méi)有放大器噪聲的影響。與普通光電二極管相比，有更高的靈敏度。散射噪聲：由于一個(gè)個(gè)入射光子產(chǎn)生的不均勻的或雜亂的電子空穴對(duì)引起的。既有器件的粒子無(wú)規(guī)則起伏引起的。暗電流噪聲：沒(méi)有光入射時(shí)，流過(guò)檢測(cè)器偏置的電流引起的噪聲。過(guò)剩噪聲：由于雪崩過(guò)程具有隨機(jī)特性，光生載流子增益過(guò)程因增益的隨機(jī)起伏，產(chǎn)生了一種超過(guò)原來(lái)散射噪聲水平的噪聲，稱為過(guò)剩噪聲。 不同溫度下，APD電流與偏置電壓的關(guān)系曲線不同溫度下，倍增因子與偏置電壓的關(guān)系曲線這是因?yàn)樵龃鬁囟龋请x化散射增大，使得離化系數(shù)降低，增益降低。故而降溫有利于弱電流探測(cè)。雪崩光電二極管特點(diǎn):雪崩光電二極管具有電流增益大，靈敏度高，頻率 響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。是目前響應(yīng)最快的一種光敏二極管。它在微弱輻射信號(hào)的探測(cè)，光子計(jì)數(shù)方向被廣泛地應(yīng)用。在設(shè)計(jì)雪崩光敏二極管時(shí)，要保證載流子在