日期:2023-05-09
各種光敏二極管類型之間的主要區別在于它們的結構、靈敏度、響應時間和噪聲特性。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 光電二極管結構簡單,易于生產,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域,從而導致更低的電容和更快的響應時間——這兩個因素通常被用作高速應用的賣點。
光敏二極管一、高速應用
與對應的 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,可在雪崩擊穿區域中運行,在該區域中,即使是少量電流也會導致流過它們的電流急劇增加。APD 經常用于需要高靈敏度的應用,例如長距離光纖通信系統。肖特基光電二極管具有金屬-半導體結而不是通常的 PN 或 PIN 光電二極管配置,從而導致更低的電容和更快的響應時間,但其較低的靈敏度使其適用于高速應用。
光敏二極管二、電信號能力
MSM 光電二極管在半導體材料的兩側均設有金屬觸點以形成肖特基勢壘,從而提供常用于光通信應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用要求,例如靈敏度、速度和光譜響應。選擇理想的光電二極管類型取決于幾個標準,包括:靈敏度:光電二極管的靈敏度是指其將光能轉換為電信號的能力。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
光電二極管的光譜響應:光電二極管的光譜響應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出不同的光譜響應,因此選擇理想的光電二極管取決于您的應用所需的波長范圍。速度:光電二極管的速度是指它對光強變化做出快速反應的能力,這取決于它的電容——這取決于它的結構;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時間。
光敏二極管四、噪聲水平
光電二極管的噪聲水平決定了其最小可檢測信號,可能來自其內部組件,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用的工作條件,包括溫度范圍、電源電壓和濕度和振動等環境因素。有效選擇光電二極管類型取決于對這些因素的仔細評估以及對您的應用要求的理解。
光敏二極管五、負極化 pn 結
由光子吸收材料制成的負極化 pn 結可以用作光電探測器。負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量。光子在整個半導體中以吸收系數 α 被吸收。每個吸收的光子都會產生一個電子空穴組。生產的載體的命運是不同的。耗盡區有強電場,產生的電子向“n”區方向移動,空穴向“p”區移動(在減少區沒有復合)。
光敏二極管六、量子性能很小
解釋 pn 結電流的方程是流行的二極管電流公式,補充了一個依賴于吸收光子數量的分量。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,因為相當一部分所產生的載流子不參與電流。響應時間相對較長,耗盡層的載流子被快速去除,但相鄰區域載流子的擴散時間增加了電流脈沖的持續時間。pn 接頭作為光電探測器。(A) 一個反向極化的 pn 接頭以及產生電子-空穴對的耗盡區。(B) 不同光照條件下反向極化 pn 結的電流 i(U) 特性。亮的 pn 接頭可以在許多電源問題下運行。接頭的照明導致其端子處出現光伏電壓 UBF。當接頭的端子短路時,點亮的結果就是光伏電流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,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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