类型的光电二极管

光电二极管主要有两种类型:PIN光电二极管和雪崩光电二极管。

PIN光电二极管

定义:PIN光电二极管是一种可以修改耗尽层厚度以产生大光电流的光电探测器。如果耗光层的厚度大于光落在上面的表面积也会增加。由于这一点，光电二极管的转换效率提高和更多光电流将生成。

PIN光电二极管的构造

p型层、内因层和n型层夹在中间形成两个结NI结和PI结。P+层可以通过离子注入获得，内蕴层是生长在n型衬底上的外延层。n边的电子和p边的空穴由于浓度梯度。

枯竭区形成了。耗尽区宽度在本征区较多，在n型层中较窄。p型端子接电池负极，n型端子接电池正极。

PIN光电二极管的工作

当反向偏压作用于PIN二极管时，耗尽区宽度在本征区开始增加。随着反向电压的增加，宽度增大。当耗尽区宽度与内源层厚度相等时，达到了这一阶段。在这一点上，本征层被扫离移动载流子。

考虑一个光子通量ⱷ₀与本征层和N型层相比，P+层的宽度非常小。光子通量可以定义为距离的函数。

ⱷ(x) =ⱷ₀e^{- - - - - -αx}

这里α是光子吸收系数，x随固有层的宽度而变化。由光子通量产生的光电流密度可由下式表示。

J_l= e^Wƪ₀G_ldx= e^Wƪ₀ⱷ₀e^-αxdx = eⱷ₀(1 - e^{- - - - - -αW})

在这里我_l光电流密度，G_l为从本征层边缘产生电子空穴对的速率。在上式中，假设在耗尽区域内没有电子-空穴复合，即完全没有移动载流子。每一个光子被吸收就会产生一个电子-空穴对。

PIN光电二极管的优缺点

1. 其优点是高频响应，频率响应也大于硫化镉光电探测器。
2. 它价格低廉，响应时间以纳秒为单位，这使得它适用于电子电路。
3. 这些二极管具有广谱响应，甚至可以处理非常微弱的信号。
4. PIN二极管的缺点是工作时需要较大的反向偏置，有时会降低信噪比。

引脚光电二极管的应用

由于它们具有检测微弱信号的能力，因此被用于激光脉冲的检测、超快开关电路和逻辑电路中。

雪崩光电二极管

定义:雪崩光电二极管是一种光电探测器，由于冲击电离作用，会产生更多的电子-空穴对。这就像P-N光电二极管或PIN光电二极管，电子-空穴对由于吸收光子而产生，但除了雪崩光电二极管使用影响电离作用增加光电流幅度的原理。

雪崩光电二极管的构造

它有四个区域N+区域，P区域，一个固有层和P+区域。N+和P+区重掺杂，本征层轻掺杂。通过下面的图表，我们可以更清楚地了解它的结构。

雪崩光电二极管的工作

我们已经在光电二极管和PIN光电二极管中讨论过，撞击二极管表面的光子有助于产生光电流。但是在雪崩二极管的情况下，一个额外的因素被引入到冲击电离，使光电流增加几倍。这个额外的因子叫做雪崩倍增因子。

影响电离作用是一个具有足够高动能的能量载体撞击有束缚的能量载体并将其能量给予它，使有束缚的能量载体能够自由移动的过程。这将导致能量载流子的更集中，从而产生更大的电流。

这种冲击注入现象对增加光电流起着重要作用。的电流增益带宽雪崩光电二极管的产品100 GHz。因此，这种光电二极管可以响应微波频率调制的光。

雪崩光电二极管的优缺点

1. 它可以检测到非常微弱的信号，由于高电流增益带宽积。
2. 这工程很复杂，要小心路口。结应该是均匀的，保护环用于保护二极管免受边缘击穿。

雪崩光电二极管的应用

由于它能够检测低电平信号，它被用于光纤通信系统。一个适当设计的硅雪崩光电二极管可以提供大约1ns的响应时间。