【正文】 載電阻下，入射光功率與光電流之間呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系。為改善器件的特性，在 PN結(jié)中間設(shè)置一層本征半導(dǎo)體 (稱為 I)，這種結(jié)構(gòu)便是常用的 PIN光電二極管。 4. 應(yīng)用領(lǐng)域 光纖通信、傳感、測距 ； 可見光至近紅外領(lǐng)域的光探測 ； 快速光脈沖檢測 ； 各種工業(yè)控制系統(tǒng) 。 Ge有達(dá)到高速性能的潛力 ， 因為它在電信波長有高的電子遷移率和高的光吸收系數(shù)。為了得到高的響應(yīng)度 ， 使用叉指式的平面結(jié)構(gòu)。它利用光生載流子在強電場內(nèi)的定向運動產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，以獲得光電流的增益。 APD 具有一個內(nèi)部的增益機制，可以快速響應(yīng)，在紫外到近紅外區(qū)域 靈敏度 極高 。 所以要設(shè)法將雪崩管中的耗盡層分為吸收漂移區(qū)和高場倍增區(qū) ， 讓入射光盡量在漂移區(qū)中被吸收而產(chǎn)生初始光生電子空穴對 ， 然后只讓其中 一種類型的載流子進(jìn)入高場強區(qū)域產(chǎn)生倍增。 對于傳統(tǒng)的 InP/InGaAs APD，由于增益層 InP 材料的 k值在 — ，在滿足一定靈敏度要求條件下，增益帶寬積 (GBP)通常只能達(dá)到 100 GHz 左右 。研究表明，與傳統(tǒng)的 InP/InGaAs APD 相比， Si/Ge APD 具有 GBP 高 (＞ 200GHz)﹑擊穿電壓低 (27 V)﹑擊穿電壓溫度系數(shù)低 (＜ V /℃ )﹑過剩噪聲因子低 、 整個生產(chǎn)工藝與標(biāo)準(zhǔn) CMOS 制程完全兼容和易于與 TIA 等后續(xù)電路實現(xiàn)單片集成等一系列優(yōu)點，是光通信領(lǐng)域近年來研發(fā)的熱點 。 在靈敏度方面，以光電倍增管、雪崩光電二極管、光敏 電阻 和光電 三極管 為最好。 長期工作的穩(wěn)定性 方面：以光電二極管、光電池為最好，其次是光電倍增管與光電三極管。器件剖面結(jié)構(gòu)如下圖所示。例如 Np 結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)的探測器的性能比 Pn 結(jié)構(gòu)的探測器性能好。對 p 型材料的表面進(jìn)行鈍化處理，以有效的減 小表面復(fù)合。 3. 使用條件 以 Ge/Si 異質(zhì)結(jié)光電探測器為例： 降低 Ge外延層、特別是 Ge 緩沖層的位錯密度可以有效的降低器件的暗電流 。對于 SACMAPD型 Ge/Si異質(zhì)結(jié)探測器，在較高的光輻射或高外加偏壓的情況下，受到雪崩倍增產(chǎn)生的載流子形成的空間電荷效應(yīng)影響，雪崩增益下降，而器件的響應(yīng)頻率帶寬增大 ， 在某一偏壓下，探測器有最大增益帶寬積。波導(dǎo)型光電探測器將光的傳播方向與光生載流子的運動方向分開 ， 不僅提高了響應(yīng)度和帶寬 ， 并且容易與波導(dǎo)、調(diào)制解 調(diào)器等更好的集成在一起。 2021 年 ，中科院理化所賀軍輝團(tuán)隊和清華大學(xué)孫家林團(tuán)隊合作，在實現(xiàn)超寬帶光探測方面取得重要進(jìn)展，制作了還原氧化石墨烯 — 硅納米線陣列異質(zhì)結(jié)光探測器，實現(xiàn)了一個探測器就可以完成從可見光到太赫茲波的超寬帶光探測，達(dá)到了以往多個探測器同時工作才能達(dá)到的探測帶寬。一般將 四象限光電探測器 置于 光學(xué)系統(tǒng) 焦平面 上或稍離開 焦平面 。它包括各種規(guī)格的硅光電池以及類型各異的四象限光電二極管，如四象限 PIN 光電二極管、四象限雪崩光電二極管等。 5. 發(fā)展趨勢 美國海爾法導(dǎo)彈探測器采用的是硅雪崩四象限光電二極管探測器。且雪崩硅光電二極管本身還具有工作電壓偏高 (通常為 150～ 350V)， 環(huán)境溫度對其性能影響較大的缺點。通過調(diào)節(jié)增益控制端的電壓可以使光電探測器組件的響應(yīng)度在 102 ～ 104 V/W之間變化 ， 從而可使組件動態(tài)范圍在萬倍以上。 該目標(biāo)脫靶量測量系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于微位小移測量的相關(guān)領(lǐng)域。 不同 類型的 PSD性能對比： PSD 類型 電極特點 性能 電極型 /Wallmark 型 電極設(shè)計為點狀 ，使用時不加偏置。 雙面分流直條形電極 電極放在 PN 結(jié)的兩面 。 直角形電極 光敏面周邊帶直線形邊界 ，并帶了電阻邊框。暗電流由體漏電流和表面漏電流兩部分組成，表面漏電流取決于材料質(zhì)量、器件制作過程所采取的表面鈍化工藝。 5. 發(fā)展趨勢 2021年 ， 澳大利亞西部大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的 等人 ， 用新的氫化非晶硅 (a 一 si:H)肖特基勢壘結(jié)構(gòu)制作的薄膜位敏探測器 PsD 與常規(guī)的晶體硅器件位敏探測器進(jìn)行了比較研究。 這種探測器使用帶隙比較寬 （ GaAs 為 eV） 的 Ⅲ Ⅴ 族材料 ，主要有光導(dǎo)型量子阱材料 （ GaAs/AlGaAs） 和光伏型量子阱材料 （ InAs/InGaSb、 InAs/InAsSb）兩種類型 。 3. 使用條件 雖然量子阱紅外光電探測器是光電導(dǎo)體，但它具有高阻抗和低功耗，容易與低溫讀出電路匹配。特別是，量子阱紅外光電探測器在低溫工作時有希望用于極長波紅外。同時還可用于產(chǎn)品的無損探傷及質(zhì)量鑒定。 4)醫(yī)療方面，人身體上有病變組織的溫度和正常組織的會有所不同，利用它們之間的微小差別，通過 QWIP可探測到病變的部位、發(fā)展情況和嚴(yán)重程度，輔助醫(yī)務(wù)人員采取正確的治療手段，病人得到早日康復(fù)。量子阱紅外焦平面探測器未來最有潛力的發(fā)展方向是空間軍事應(yīng)用，如多色（ 4 色），超長波（ 14～ 16181。 使用現(xiàn)場熱循環(huán)退火技術(shù)減少 InP在 Si 上的線錯密度。 美國噴氣實驗室設(shè)計的三色量子阱結(jié)構(gòu)由 3個多量子阱區(qū)組成 ， 中間由 GaAs接觸層隔開 。 Hz1/2W1， 可操作像元數(shù)為 %， 可在 m、 m、 1012μ m和 m 波長波段響應(yīng) 。m Pith Compact InSb IR Detector with onchip ADC[C]. 2021 International Symposium on Photoelectronic Detection and Imaging. 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