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2021 年 08 月 18 日

光电二极管、PIN、雪崩二极管的共同点

    三者都是基于p-n结的结型光电探测器,工作在伏安特性曲线的第三象限。 光电二极管结构如下图所示。光电二极管的反向偏置电压主要施加在p-n结的耗尽层上,而非耗尽层的P、N端的电压降很小,电子在非耗尽区运动主要是靠浓度扩散,所以电子运动速度慢,导致普通p-n结型光电二极管的响应速度慢,响应时间在10-7s量级。


    PIN型光电二极管的结构。它由P、N型半导体间夹一本征半导体层,而P、N端的厚度很薄。所以,反偏置电压近似均匀分布在整个PIN结上,电子在电场作用下快速漂移运动,减小了电子的渡越时间,提高了响应速度。响应时间在10-9s量级。


    雪崩二极管的结构和普通二极管的类似,只是在p-n结区增加了一个保护环,以提高p-n结的反向击穿电压。雪崩二极管的工作原理:施加接近反向击穿电压的反向偏置电压,使耗尽区的电场强度达105伏/厘米,光生电子在强电场加速下,获得高的动能,当与晶格发生碰撞时,使晶格电离形成二次电子。二次电子再被强电场加速,再次与晶格碰撞,使其电离产生二次电子,这个过程继续下去,称为雪崩过程,雪崩过程使电子数剧增,产生大的增益。 雪崩型光电二极管,它既响应快,又具有高的增益。所以具有高的光电灵敏度,接近光电倍增管。