Лазерные системы обработки и передачи информации

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»


На сегодняшний день PIN фотодиод, в дальнейшем PIN диод, является наиболее распространенным типом детектора оптического излучения, что объясняется простотой его производства и использования, достаточно высокой временной и температурной стабильностью и широкой полосой рабочих


частот. Основным отличием данного типа диодов от обычных диодов с р-n


+ +


переходами является наличие между сильнолегированными р и n слоями полупроводника так называемого i-слоя, который представляет собой слаболегированный полупроводник n-типа толщиной несколько десятков микрометров. Ввиду отсутствия в i-слое свободных носителей его иногда называют обедненным слоем. Так как сильное легирование слоев увеличивает проводимость этих слоев, внешняя разность потенциалов, приложенная к р+ и n слоям, создает в i-слое градиент электрического поля. При подаче на p-i-n структуру напряжения обратной полярности из-за того, что в i-слое нет свободных носителей, данный слой поляризуется и через нагрузку протекает небольшой темновой ток.


При воздействии на /-слой внешнего оптического излучения в нем образуются свободные электронно-дырочные пары, которые быстро разделяются и, ускоряясь приложенным электрическим полем, двигаются в противоположных направлениях к электродам, создавая во внешней цепи фототок. На рис. 9.11 и 9.12 приведены типовые характеристики PIN фотодиода.

Рис. 9.11. Спектральные характеристики PIN фотодиода

-1    -0.6    -0.6    -0.4    -0.2 о    0.2 V, В


Рис. 9.11. Электрические характеристики PIN фотодиода


ПросВегпллющее


! 1


покрытие


p*-GaAs


р+~СаДШ


n-GaAc

Передний коль-цебой контакт


(- ое)    .


Н антантныи слой


Поглощающий


слой


Тыльный


контакт


Рис. 9.12. Пример гетероструктуры PIN фотодиода на арсениде галлия


Вследствие присущего лавинным диодам усиления они имеют более высокую чувствительность, чем PIN диоды, что делает их более привлекательными для использования в коммуникационных приемниках. Основное отличие APD фотодиодов от рассмотренных PIN диодов, имеющих p -i-n+ структуру, заключается в наличии дополнительного р-слоя. При этом создается p+-i-p-n+ структура с таким профилем распределения легирующих примесей, при котором наибольшая напряженность электрического поля имеет место в р-слое, обеспечивая тем самым наименьшую проводимость этого слоя. По этой причине обратное смещение в APD диодах столь велико, что обедненный слой увеличивается до размеров i-слоя, не снижая, а даже увеличивая напряженность электрического поля. В связи с этим электроннодырочные пары, созданные светом, разделяются и ускоряются этим полем в обедненном слое, получая энергию, достаточную для ионизации атомов кристалла. Сталкиваясь с нейтральными атомами, носители вызывают возрастающее в геометрической прогрессии возникновение электронов и дырок, так называемый лавинный эффект.

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»