光電探測器原理-閱讀頁
2025-07-01 01:55本頁面
【正文】 率和耗盡層內(nèi)的電場強(qiáng)度密切相關(guān)。即使在同一種半導(dǎo)體材料中，不同類型的載流子的離化率也是各不相同的，即電子離化率和空穴離化率彼此不通。除了一般光電探測器所具有的噪聲之外，由于雪崩光電二極管有內(nèi)部增益，因而還將引入附加噪聲。理論證明，當(dāng)只有一種載流子引起碰撞電離，那么雪崩光電二極管的噪聲就比較低，他的增益帶寬積才比較大。反之，弱電子和空穴這兩種類型的載流子同時引起碰撞電離，就會使附加噪聲增加，增益帶寬積減小，從而導(dǎo)致整個雪崩光電二極管器件性能下降。由于半導(dǎo)體硅的電子離化率和空穴離化率二者相差較大，因此硅是制作雪崩光電二極管較理想的材料之一。例如：可以設(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)。圖6（a）所示的達(dá)通型硅雪崩光電二極管即此結(jié)構(gòu)。達(dá)通型硅雪崩光電二極管簡稱為RAPD。在X1到X2之間為n+的接觸層，X2到X3是P型倍增區(qū)，雪崩倍增主要發(fā)生在這個區(qū)域。X4以后是P+接觸區(qū)，為雪崩管的襯底。當(dāng)超過達(dá)通電壓V后，外加電壓將降落在包括整個π區(qū)的pn結(jié)耗盡層上。在正常工作時，雖然π區(qū)電場低于pn+結(jié)倍增區(qū)電場，但仍然相當(dāng)高，以便使在該區(qū)產(chǎn)生的光生載流子能以略低于產(chǎn)生二次碰撞電離的速度快速運動，這樣才能保證雪崩管的快速響應(yīng)。在π區(qū)產(chǎn)生的空穴是向相反方向運動的，不可能進(jìn)入高場倍增區(qū)，從而抑制了空穴產(chǎn)生碰撞電離得可能性。另外，硅的空穴離化率比電子離化率小很多，因此，硅雪崩管的空穴在倍增過程中起的作用很小，在倍增區(qū)主要靠一種載流子，即π區(qū)來的電子產(chǎn)生碰撞電離，如前所述，當(dāng)只有一種載流子產(chǎn)生碰撞電離時，雪崩管的響應(yīng)速度就比較快，而由倍增所引入的過剩噪聲也就較小。具有小型、堅固、可靠、低功耗等優(yōu)良特點。
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