雪崩光电二极管.ppt

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1、雪崩光电二极管光电二极管利用光产生伏打效应，将光信号转变成电信号的光探测器件。基于反偏压结(PN结，肖特基结)的少子抽取作用。光照产生非平衡载流子，被内建电场和反偏压电场漂移，形成大的反向电流，既光电流。光电流与入射光强度成正比，与入射光频率密切相关，因此可以把光信号转变成电信号，从而起到光探测的目的。雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。雪崩光电二极管是具有内增益的一种光伏器件。它利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下高速定向运动，具有很高动能的光生电子或空穴与晶格原子碰撞，使晶

2、格原子电离产生二次电子－空穴对；二次电子和空穴对在电场的作用下获得足够的动能，又使晶格原子电离产生新的电子－空穴对，此过程像“雪崩”似地继续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。所以这种器件就称为雪崩光电二极管(APD)。工作过程倍增因子和响应度光电二极管的电流增益用倍增因子M表示：其中，IM是雪崩增益后输出电流的平均值，IP未倍增时的初级光电流。V是反向偏压，VB是二极管击穿电压

3、。n一般为2.5~7。实际上雪崩过程是统计过程，并不是每一个光子都经过了同样的放大，所以M只是一个统计平均值。响应度RAPD：表征光电二极管的转换效率。η:量子效率意义：单位入射光功率所产生的短路光电流噪声特性信噪比：APD由于具有内部增益，因此没有放大器噪声的影响。与普通光电二极管相比，有更高的灵敏度。散射噪声：由于一个个入射光子产生的不均匀的或杂乱的电子空穴对引起的。既有器件的粒子无规则起伏引起的。暗电流噪声：没有光入射时，流过检测器偏置的电流引起的噪声。过剩噪声：由于雪崩过程具有随机特性，光生载流子增益过程因增益的随机起伏，产生了一种超过原来散射噪声水平的噪声，称为过剩噪声。电流

4、和倍增不同温度下，APD电流与偏置电压的关系曲线不同温度下，倍增因子与偏置电压的关系曲线这是因为增大温度，非离化散射增大，使得离化系数降低，增益降低。故而降温有利于弱电流探测。响应速度特点及应用雪崩光电二极管特点:•雪崩光电二极管具有电流增益大，灵敏度高，频率响应快的优点。是目前响应最快的一种光敏二极管。它在微弱辐射信号的探测，光子计数方向被广泛地应用。•在设计雪崩光敏二极管时，要保证载流子在整个光敏区的均匀倍增，这就需要选择无缺陷的材料，必须保持更高的工艺和保证结面的平整。•其缺点是工艺要求高，受温度影响大。Thankyou!