超高速半导体光电探测器的研制

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1、!计算机测量与控制!"##$!%&"’#!设计与应用!!’’#!!!!!!!"#$%&’()’*+%(’#’,&-!",&(".!"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""文章编号!%+*%),$’($"##$%#’)#’’#)#"!!!!!!中图分类号!-."%"!!!!!!文献标识码!G超高速半导体光电探测器的研制王益成"北京交通大学昌平职业技术学院$北京!%#""###摘要!介绍了一种微微秒>1&.KP光电探测器’虽然>1&.KP光电探测器结构与工艺简单$易于批量生产$但用硅材料很

2、难使其响应时间小于%##U<%为改善响应及防止高频反射影响$试制中加入了适量的铁磁物质%实验结果表明$研制的这种元件响应速度快$上升时间小于%##U<$值得推广%关键词!光电探测器’响应时间’响应角’离子注入技术G’C’."$#’,&"2T.&(*K43H1$’’61’#4<",6%<&"(RH"&")6’&’<&"(+C:;D‘1297;D"A9:;DU1;Dc42:814;:6-729;464D?A4667D7$G71X1;D^1:4-4;Db;1S73<18?$G71X1;D!%#""##$A91;:#:;+&(*<&(-97U124)<724

3、;B>1&.KP.9484)B7872843<:3737U4387B!/6894FD9897U124)<724;B>1&.KP.9484)B7872843<<83F28F37:;B8729;464D?1<<1=U67$182:;T77:<16?U34BF27BQ1896:3D7VF:;81817<:;B1

4、U73VF:;818?4HH7334)=:D;7812=:8731:6<1<:BB7B1;891<7MU731=7;8!-977MU731=7;8:6370"(6+(U9484)B7872843’37

5、!为反射X#!引言比$#为吸收系数$K#为?d#处的光子流密度$>;为电子扩光电探测器是一种受光器件$具有光电变换功能%光敏器散长度$.为距离%件的种类繁多$有光敏电阻)光电二极管)光电三极管)光控对于单边突变结$反偏电压ZE与耗尽层宽度Y有如下关晶闸管)集成光敏器件等’有雪崩型的及非雪崩型的’有.P系(结型).KP结型及异质结型的等%%.""%<1"ZEBZT1#Y$""#由于光电探测器的响应速度快$体积小$暗电流小$使之+I5O-在光纤通讯系统)光纤测试系统)光纤传感器)光隔离器)彩式中(%<1为硅的介电系数$5O为+层掺杂浓度$ZT1为内建电电

6、光纤传输)电视图象传输)快速光源的光探测器)微弱光信势差%则结电容/为(X号的探测)激光测距仪的接收器件)高压电路中的光电测量及LX%<1%#光电互感器)计算机数据传输)光电自动控制及光测量等方面/X$"&#Y得到了广泛应用%>1&.KP光电探测器的响应速度受三种因素的限制$即载流子&%)"’%!器件设计与制作扩散到耗尽区的时间$在耗尽区的漂移时间及耗尽区电容决定的/EA时间常数%图%给出了光电探测器的高频等效电路%A@A!器件设计根据半导体物理知道$在一块.型半导体上光注入产生光生电子$且在样品上施加反向直流偏置电压ZE$光生电子浓度不仅随着位置?

7、变化$而且随时间#也在变化%则光生电子作扩散运动和漂移运动遵循连续性方程$求出光生载流子浓度%对于>1&.KP光电探测器$若忽略衬底Pe区光生空穴的供献$考虑到器件表面对光有一定的反射$则光电探测器的光电流+N为(图%!光电探测器的高频等效电路7MU"%&#?X##>;+N$SLXI"%&!#K#&!*%&#>;%&#>;图中(+U为光电流发生器$(;为噪声电流发生器$/X为结7MU"&?X#&7MU+&#"?#-"%#电容$!<为串联电阻$!<9为并联电阻$!N为负载电阻$O为XB.>;,理想二极管%该电路的时间常数.EA为(.E>$+"!>B!N

8、#..!<9-!/X",#收稿日期!"##$)#*)%""!修回日期!"##$)#()#&#!<9比"!>e