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利用半導(dǎo)體P-N�(jié)的內(nèi)光電效應(yīng)把光信號�(zhuǎn)�?yōu)殡娦盘柕墓馄�?。光纖通信用的半導(dǎo)體光檢測器有半導(dǎo)體光電二極管(P-N�(jié)或PIN)和半導(dǎo)體雪崩光電二極管(APD�;光電子集成中也用肖特基勢壘或光晶體�。它們都具有體積小、靈敏度�、響�(yīng)速度快和噪聲較低等優(yōu)�(diǎn)�
在P-N�(jié)間由于載流子的擴(kuò)散作用形成寬為W的耗盡層,并產(chǎn)生圖示方向的�(nèi)建電�。如將P-N�(jié)部連接,由于耗盡層內(nèi)缺乏載流�,外電路中無電流。這時(shí)用適�(dāng)波長的光去照�,則在外電路中產(chǎn)生相�(yīng)的電流—光生電流。圖�1-b)表示P-N�(jié)的能帶圖,在光照射下�(jià)帶Ev中的電子吸收光子躍遷到導(dǎo)帶民,在�(jià)帶留下了空穴(這種在光作用下產(chǎn)生的載流子叫光生載流子)。它們在耗盡層內(nèi)在內(nèi)建電場作用下作漂移運(yùn)�(dòng);在耗盡區(qū)外先靠擴(kuò)散作用�(jìn)入耗盡層,再做漂移�(yùn)�(dòng),這樣就在外電路中形成反向電流,即光生電流。這種由于光的照射而產(chǎn)生電流的效應(yīng)叫光電效�(yīng)。另有在耗盡層中�(chǎn)生的光生載流子才能有效地形成光生電流,因而為提高光電�(zhuǎn)換的效率,需使耗盡層加�。光電二極管加反向偏壓工作,就是為此目的�
PIN光電二極管是在P層和N層之間加了較寬的近于本征半導(dǎo)體的輕摻雜I�,在反向偏壓作用�,其中載流子被掃�,使其耗盡層大大加�,因而其光電�(zhuǎn)換效率比P-N�(jié)光電二極管大為提高�
APD光電二極�,即雪崩光電二極管是有增益的光電器件,其增益由雪崩倍增效應(yīng)�(chǎn)�。APD管工作時(shí)反偏壓很�,光生載流子在耗盡層的高電場區(qū)獲得很大的動(dòng)�,產(chǎn)生雪崩式碰撞,使光電流獲得了雪崩倍增�
特性①響應(yīng)度R和量子效率η:響應(yīng)度R,表明將光功率轉(zhuǎn)換為電流的能�,是波長λ的函�(shù):R(λ)≡I/P,P為輸入的光功�,I為輸出的光電�;量子效率η的含意為平均每�(gè)光子所能激�(fā)的載流子�(shù),�(λ)�,式中e為電子電荷,hγ為入射光子能�。R和η之間的�(guān)系為,式中M為APD的倍增因子。對無倍增器件M=l;②光譜響應(yīng):是R(λ)隨入射光波長變化的特性,R(λ)降到峰值一半對�(yīng)的波�,長波側(cè)稱長波限(取決于材料的帶隙),短波側(cè)稱短波限(取決于吸收系數(shù)的陡增);③噪聲等效功率:NEP≡P/(),式中S為有用信號電�,N為噪聲電�,△f為接收機(jī)帶寬,④暗電流:無光照時(shí),器件在工作�(diǎn)的電�。它是直流噪聲的主要來源,它包括�(kuò)散電流,耗盡層的�(fù)合電�,隧道電流及表面漏電流;⑤脈沖響�(yīng)�(shí)間:指對瞬變光信號的響應(yīng)能力,包括脈沖上升時(shí)間τr和脈沖下降時(shí)間τf。如果檢測器的響�(yīng)速度跟不上光信號的變�,輸出的光電流將隨著�(diào)制頻率的提高而減小。其它還有伏安特�、溫度特性及退化特性等�
�0.8�0.9μm波段,硅APD已具有接近理想的性能。在1.3�1.55μm波段,使用的三種光檢測器的比較見表所列。這些器件的性能都尚未達(dá)到完善的地步。大�1.6μm波段,可使用AlGaSb(鋁鎵銻�/GaSb(鎵銻化物),HgCdTe/CdTe的光檢測��
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�162542�(gè)