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§2-2结型光电探测器 本节介绍除光电池而外的其它的结型光电探测器 件，包括光电二极管（PD），pin光电二极管，雪崩光 电二极管（APD ），光电三极管。 主要讨论：内部机理和特性。 一、光电二极管(PD—Photodiode) 光电二极管（PD）是在反向偏置下工作的光 伏器件。所以耗尽层的电场很强，一般把光电二极 管也称为耗尽层二极管，一般由一个pn结，或异质 结或金半结组成。 1.光电二极管结构原理图及电场分布 (a) 光电二极管结构 (b) 光电二极管电场分布 光照p-n结的伏安特性 I V B I 0 V I p1 I V :击穿电压。反向电压增 p2 B I p3 大到V 时，p-n结失去单向 B 导电特性。 2.光电二极管的一般特性 ①量子效率:半导体内部，一个入射光子产生电子—空穴对 的数目。 I I e e 光生电子- 空穴对数 η / ( ω) hν P 入射光子数 P hopt opt hν I—光电流 P —入射光在半导体内表面处的光功率 opt ②调制响应速度（用响应频率和响应时间表示） ③噪声特性 3.异质结光电二极管 4. 肖特基势垒光电二极管 二、p-i-n光电二极管 1.本征层的作用 ①使耗尽层加宽，展宽了光电转换的有效工作区域，量子效率增大，提 高了器件的灵敏度。 ②由于i层的存在，击穿电压不再对基体材料提出高阻的要求，可以选用 低阻的基体材料，这样不但保证高击穿电压，而且又减小了串联电阻和结 电容的时常数RC。 ③由于i层的存在，减小了或根本不存在少数载流子通过扩散区的扩散 时间。i层工作在反向电压下，是一个强场区，对少子起加速作用，即 使i层很厚，对少子的渡越时间影响不大，提高了响应频率。 ④在反向偏压下，与无i层的PD相比较，耗尽层要厚的多，从而使 结电容下降（Cj εs/d)，提高了器件的响应频率。 p-i-n光电二极管的等效电路 三、雪崩光电二极管（APD-Avalanche Photodiode） 在高反向偏压下工作，发生载流子的雪崩倍 增效应而制成的器件。 事实上，可把APD看作一个光电二极管与 一个电信号放大器的集成。 1.APD的工作原理与结构 ●雪崩 雪崩过程中碰撞电离 g n p α μ + α μ 时，电子—空穴的产 n n p p 生率表为 单位时间单位体积单位电场产生 的电子—空穴对数目。 式中： n，p分别为电子、空穴的浓度 μ ，μ 分别为电子