光(電)二極體

光(電)二極體

光電二極體的基本結構就是一個反向偏置的p-n 光電二極體(pin d)在pin

Photo-DiodePD光(電)二極體
(1)基本概念:

光電二極體就是能夠把光信號轉變為電信號、並從而能用來檢測光的一種半導體器件。在光通信中,作為終端接收光信號的器件也就是光電二極體。
實際上,太陽電池光電池紅外探測器件輻射探測器件等,在工作原理上也都與光電二極體相同,只是在太陽電池和光電池中是著眼於把光能轉變為電能而已。
光電二極體的基本結構就是一個反向偏置的p-n(見圖示)。

光電二極體的基本結構和工作原理

(2)工作原理:

當能量≥禁頻寬度的光照射到光電二極體上時,即可把半導體滿帶中的一些電子激發到導帶、產生電子-空穴對;然後電子和空穴在勢壘區中電場的作用下分別往p-n結兩邊輸運,並形成所謂光生電流(等於勢壘區內產生的載流子的漂移電流,再加上勢壘區外產生的載流子的擴散電流)。該二極體的有效作用區,應該是p-n結勢壘區及其兩邊的擴散區(一個擴散長度的中性區範圍)。

(3)工作性能:

一般的pn結光(電)二極體的特點是結構簡單、使用方便;但對光的回響速度較慢(由於p-n結電容的影響),則不能高頻使用;而且表面的p+區光吸收作用較強,則光檢測靈敏度較低。
為了提高二極體對光的檢測靈敏度,可從三個方面來加以改進:
a)採用淺p-n結,以減小光照面中性區對光能的吸收;
b)圖中的p+區採用寬禁頻寬度的半導體材料(稱為視窗材料),以減小p+區對光能的吸收;
c)增寬p-n結的勢壘區寬度,以增大有效作用區。例如,製作成pin結的型式,這就是pin光電二極體(pin-PD),它在光的檢測靈敏度方面要比一般的PD高得多;
d)在pin二極體上加上一個較高的反向電壓(接近擊穿電壓),使得能夠產生載流子的倍增效應,這就可以把微軟的光信號加以放大,更加提高了靈敏度。這種光電二極體就是所謂雪崩光電二極體(APD)。現在遠距離光通信中廣泛使用的光接收器件也就是APD。

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