光電二極管ppt課件(2)-資料下載頁
2025-05-06 04:07本頁面
【正文】 表示一個載流子在電場作用下，漂移單位距離所產生的電子 — 空穴對數(shù)目。實際上電子電離率 αn和空穴電離率 αp 是不完全一樣的，它們都與電場強度有密切關系。由實驗確定，電離率與電場強度 E可以近似 的寫成以下關系 mb ( )EAe? ?式中 ,A、 b、 m都為與材料有關系數(shù)。 假定 α =α=α時，可以推導出倍增系數(shù)與電離率的關系為 n p ???Dx0d11Mx?XD為耗盡層的寬度。上式表明，當 1dDx0 ?? x?時， M ∞。發(fā)生 雪崩擊穿的條件 。 在強電場作用下，當通過耗盡區(qū)的每個載流子平均能產生一對電子 — 空穴時，就發(fā)生雪崩擊穿現(xiàn)象。當 M—∞時， PN結上所加的反向偏壓就是 雪崩擊穿電壓 UBR。 實驗發(fā)現(xiàn)，在略低于擊穿電壓時，也發(fā)生雪崩倍增現(xiàn)象，不過 M較小，這時 M隨反向偏 壓 U的變化可用經驗公式近似表示 nBR )/(11UUM ?? 從圖 38所示的伏 安特性曲線可以看出，在雪崩擊穿點附近電流隨偏壓變化的曲線較陡，當反向偏壓有較小變化時，光電流將有較大變化。 由于雪崩光電二極管中載流子的碰撞電離是不規(guī)則的，碰撞后的運動方向更是隨機的，所以它的噪聲比一般光電二極管要大些。在無倍增的情況下，其噪聲電流主要為散粒噪聲。當雪崩倍增 M倍后，雪崩光電二極管的噪聲電流的均方根值可近似由下式計算。 2nn 2 ( ) 2 2 7dpI e I I M f? ? ? ? 式中指數(shù) n與雪崩光電二極管的材料有關。對于鍺管， n=3；對于硅管為 n。 顯然，由于信號電流按 M倍增加，而噪聲電流按 Mn/2倍增加。因此， 隨著 M增加，噪 聲電流比信號電流增加得更快。 當電壓等于反向擊穿電壓時，電流增益可達 106，即產生所謂的自持雪崩。 這種管子響應速度特別快，帶寬可達 100GHz，是目前 響應速度最快 的一種光電二極管。 噪聲大是這種管子目前的一個主要缺點。 由于雪崩反應是隨機的，所以它的噪聲較大，特別是工作電壓接近或等于反向擊穿電壓時，噪聲可增大到放大器的噪聲水平，以至無法使用。
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