日期：2023-05-09
各種光敏二極管類型之間的主要區(qū)別在于它們的結(jié)構(gòu)、靈敏度、響應(yīng)時間和噪聲特性。主要的光電二極管類型有：PN光電二極管、PIN光電二極管、雪崩光電二極管、肖特基光電二極管和MSM光電二極管。以下是每種類型的一些主要特征：PN 光電二極管結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)，同時還具有低暗電流和低噪聲水平;然而，與其他光電二極管類型相比，它們的響應(yīng)時間往往更慢。PIN 光電二極管擁有比 PN 光電二極管更大的本征區(qū)域，從而導(dǎo)致更低的電容和更快的響應(yīng)時間——這兩個因素通常被用作高速應(yīng)用的賣點。
光敏二極管一、高速應(yīng)用
與對應(yīng)的 PN 和 PIN 光電二極管相比，雪崩光電二極管 (APD) 具有更高的增益和靈敏度，可在雪崩擊穿區(qū)域中運行，在該區(qū)域中，即使是少量電流也會導(dǎo)致流過它們的電流急劇增加。APD 經(jīng)常用于需要高靈敏度的應(yīng)用，例如長距離光纖通信系統(tǒng)。肖特基光電二極管具有金屬-半導(dǎo)體結(jié)而不是通常的 PN 或 PIN 光電二極管配置，從而導(dǎo)致更低的電容和更快的響應(yīng)時間，但其較低的靈敏度使其適用于高速應(yīng)用。
光敏二極管二、電信號能力
MSM 光電二極管在半導(dǎo)體材料的兩側(cè)均設(shè)有金屬觸點以形成肖特基勢壘，從而提供常用于光通信應(yīng)用的高速和低噪聲解決方案。選擇合適的光電二極管類型取決于您的應(yīng)用要求，例如靈敏度、速度和光譜響應(yīng)。選擇理想的光電二極管類型取決于幾個標(biāo)準(zhǔn)，包括：靈敏度：光電二極管的靈敏度是指其將光能轉(zhuǎn)換為電信號的能力。光電二極管的這一特性取決于它們使用的材料、它們檢測到的光的波長以及某些波長對檢測的敏感程度——例如，鍺和砷化銦鎵材料在某些波長下往往比其他波長更敏感。
光敏二極管三、光譜響應(yīng)
光電二極管的光譜響應(yīng)：光電二極管的光譜響應(yīng)是指它可以檢測的波長范圍。由于不同的光電二極管材料表現(xiàn)出不同的光譜響應(yīng)，因此選擇理想的光電二極管取決于您的應(yīng)用所需的波長范圍。速度：光電二極管的速度是指它對光強(qiáng)變化做出快速反應(yīng)的能力，這取決于它的電容——這取決于它的結(jié)構(gòu);與 PN 光電二極管相比，PIN 和肖特基光電二極管往往具有更低的電容和更快的響應(yīng)時間。
光敏二極管四、噪聲水平
光電二極管的噪聲水平?jīng)Q定了其最小可檢測信號，可能來自其內(nèi)部組件，也可能來自溫度波動或電氣干擾等外部來源。與其他形式的光電二極管相比，雪崩光電二極管 (APD) 往往具有更高的增益和靈敏度，但與其他光電二極管相比也可能表現(xiàn)出更大的噪聲水平。工作條件：光電二極管的選擇在很大程度上取決于應(yīng)用的工作條件，包括溫度范圍、電源電壓和濕度和振動等環(huán)境因素。有效選擇光電二極管類型取決于對這些因素的仔細(xì)評估以及對您的應(yīng)用要求的理解。
光敏二極管五、負(fù)極化 pn 結(jié)
由光子吸收材料制成的負(fù)極化 pn 結(jié)可以用作光電探測器。負(fù)偏置方向的電流在未照明的情況下很小，取決于照明后吸收的光子的數(shù)量。光子在整個半導(dǎo)體中以吸收系數(shù) α 被吸收。每個吸收的光子都會產(chǎn)生一個電子空穴組。生產(chǎn)的載體的命運是不同的。耗盡區(qū)有強(qiáng)電場，產(chǎn)生的電子向“n”區(qū)方向移動，空穴向“p”區(qū)移動(在減少區(qū)沒有復(fù)合)。
光敏二極管六、量子性能很小
解釋 pn 結(jié)電流的方程是流行的二極管電流公式，補(bǔ)充了一個依賴于吸收光子數(shù)量的分量。飽和電流 iS 是退出方向的暗電流。iFD 電流由眾所周知的方程組成，但在這種情況下量子性能很小，因為相當(dāng)一部分所產(chǎn)生的載流子不參與電流。響應(yīng)時間相對較長，耗盡層的載流子被快速去除，但相鄰區(qū)域載流子的擴(kuò)散時間增加了電流脈沖的持續(xù)時間。pn 接頭作為光電探測器。(A) 一個反向極化的 pn 接頭以及產(chǎn)生電子-空穴對的耗盡區(qū)。(B) 不同光照條件下反向極化 pn 結(jié)的電流 i(U) 特性。亮的 pn 接頭可以在許多電源問題下運行。接頭的照明導(dǎo)致其端子處出現(xiàn)光伏電壓 UBF。當(dāng)接頭的端子短路時，點亮的結(jié)果就是光伏電流iBF的樣子。光電探測器的正常工作條件是通過使用巨大的勢壘電壓 UB 獲得的。電場強(qiáng)，耗盡層寬度增加，載流子隨耗盡層流動的時間少，因此量子效率增加，二極管的電容降低。
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