第六章光檢測器-文庫吧資料
2024-08-14 13:17本頁面
【正文】 辦法：盡量擴(kuò)大耗盡層寬度 擴(kuò)散速度 漂移速度 當(dāng)檢測器受到階躍光脈沖照射時，響應(yīng)時間可使用輸出脈沖的上升時間 ?r和下降 ?f 時間來表示。 影響這三個因素的參數(shù)有：耗盡區(qū)寬度 w、吸收系數(shù) ?s、等效電容、等效電阻等。 3. 響應(yīng)速度 光電二極管的響應(yīng)速度是指它的光電轉(zhuǎn)換速度 。 代入相應(yīng)數(shù)值后 ， 可以得到： 從上式可以看出：在工作波長一定時 ， η與 ρ具有定量的關(guān)系 。 量子效率定義為通過結(jié)區(qū)的載流子數(shù)與入射的光子數(shù)之比 ，常用符號 η表示： 式中： e是電子電荷 ， 其值約為 1019G； ν為光頻 。 響應(yīng)度可以表示如下： 式中： Ip為光生電流的平均值 (單位： A)； P為平均入射光功率值 (單位： W)。 APD隨使用的材料不同有幾種： SiAPD（工作在短波長區(qū)）； GeAPD和 InGaAsAPD（工作在長波長區(qū)）等。圖 （ c）所示的是它的電場強(qiáng)度隨位置變化的分布圖。圖 （ b）所示的是將縱向剖面順時針轉(zhuǎn) 90176。 拉通型雪崩光電二極管（ RAPD）采用 結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖和電場分布如圖 。 光生載流子在其耗盡區(qū) (高場區(qū) )內(nèi)的碰撞電離效應(yīng)激發(fā)出新的電子 空穴對 ， 新產(chǎn)生的載流子通過電場加速 ， 導(dǎo)致更多的碰撞電離產(chǎn)生 ， 從而獲得光生電流的雪崩倍增 。 光吸收系數(shù) (cm1 ) 光穿透深度 (mm) 光子能量增大方向 特定的材料只能用于 某個截止波長范圍內(nèi) 例 有一個光電二極管是由 GaAs材料組成的，在 300k時其帶隙能量為 ， 其截止波長為： ? ?? ?? ? nmeVJeVsmsJEhcgc 8 69)/(/ 19834?? ???? ???特定的半導(dǎo)體材料只能應(yīng)用在有限的波長范圍內(nèi)，其 上限截止波長 為： )()(eVEEhcmggc ??m?如果耗盡區(qū)寬度為 w， 在距離 w內(nèi)吸收光功率為： ? ? )1(0 wsepwP ????)1)(1(0 fwp RePhvqI s ??? ? ?如二極管的入射表面反射系數(shù)為 Rf， 其初級光電流為： 雪崩光電二極管 （ APD） 1. 雪崩倍增原理 APD可以對初級光電流進(jìn)行內(nèi)部放大 ，以增加接收機(jī)的靈敏度 。 此圖還說明，同一個材料對短波長的吸收很強(qiáng)烈 (?s大 ) 。 )(??s ?不同材料吸收系數(shù)與波長的關(guān)系 材料的截止波長 ?c由其帶隙能量 Eg決定。 hEggEhc圖 半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng) ? ? 2/1nnn DL ?? ? ? 2/1ppp DL ??)1()( )(0 xsePxP ?????電子和空穴的擴(kuò)散長度 當(dāng)電載流子在材料中流動時，一些電子 空穴對會重新復(fù)合而消失，此時 電子和空穴的平均流動距離分別為 Ln和 Lp，這個距離即擴(kuò)散長度。 圖 PIN光電二極管 外加反向偏置電壓的 pin 光電二極管的電路示意圖 pin 光電二極管的能帶簡圖，能量大于或等于帶隙能量 Eg的光子將激勵價帶上的電子吸收光子的能量而躍遷到導(dǎo)帶上，可以產(chǎn)生自由電子
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