雪崩光電二極管

1、 光電二極管 利用光產生伏打效應，將光信號轉變成電信號的光探測器件。 基于反偏壓結(PN結，肖特基結)的少子抽取作用。光照產生非平衡載流子，被內建電場和反偏壓電場漂移，形成大的反向電流，既光電流。光電流與入射光強度成正比，與入射光頻率密切相關，因此可以把光信號轉變成電信號，從而起到光探測的目的。 雪崩光電二極管是利用PN結在高反向電壓下產生的雪崩效應來工作的一種二極管。 雪崩光電二極管是具有內增益的一種光伏器件。它利用光生載流子在強電場內的定向運動產生雪崩效應，以獲得光電流的增益。在雪崩過程中，光生載流子在強電場的作用下高速定向運動，具有很高動能的光生電子或空穴與晶格原子碰撞，使晶格原子電離產

2、生二次電子空穴對；二次電子和空穴對在電場的作用下獲得足夠的動能，又使晶格原子電離產生新的電子空穴對，此過程像“雪崩”似地繼續(xù)下去。電離產生的載流子數遠大于光激發(fā)產生的光生載流子數，這時雪崩光電二極管的輸出電流迅速增加。高速運動的電子和晶格原子相碰撞，高速運動的電子和晶格原子相碰撞， 使晶格原子電離，產生新使晶格原子電離，產生新的電子的電子 - 空穴對。新產生的二次電子再次和原子碰撞。如此多空穴對。新產生的二次電子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，產生連鎖反應，致使載流子雪崩式倍增。所以這種器次碰撞，產生連鎖反應，致使載流子雪崩式倍增。所以這種器件就稱為雪崩光電二極管件就稱為雪崩光電二極管(APD)

3、。光電二極管的電流增益用倍增因子M表示： 其中，IM是雪崩增益后輸出電流的平均值，IP未倍增時的初級光電流。V是反向偏壓，VB是二極管擊穿電壓。n一般為2.57。實際上雪崩過程是統計過程，并不是每一個光子都經過了同樣的放大，所以M只是一個統計平均值。響應度RAPD：表征光電二極管的轉換效率。 :量子效率意義：單位入射光功率所產生的短路光電流意義：單位入射光功率所產生的短路光電流信噪比： APD由于具有內部增益，因此沒有放大器噪聲的影響。與普通光電二極管相比，有更高的靈敏度。散射噪聲：由于一個個入射光子產生的不均勻的或雜亂的電子空穴對引起的。既有器件的粒子無規(guī)則起伏引起的。暗電流噪聲：沒有光入射時，流過檢測器偏置的電流引起的噪聲。過剩噪聲：由于雪崩過程具有隨機特性，光生載流子增益過程因增益的隨機起伏，產生了一種超過原來散射噪聲水平的噪聲，稱為過剩噪聲。 不同溫度下，APD電流與偏置電壓的關系曲線不同溫度下，倍增因子與偏置電壓的關系曲線這是因為增大溫度，非離化散射增大，使得離化系數降低，增益降低。故而降溫有利于弱電流探測。雪崩光電二極管特點:雪崩光電二極管具有電流增益大，靈敏度高，頻率 響應快的優(yōu)點。是目前響應最快的一種光敏二極管。它在微弱輻射信號的探測，光子計數方向被廣泛地應用。在設計雪崩光敏二極管時，要保證載流子在