光电检测器的要求 -能检测出入射光功率,完成信号光/电转换 -高的响应度,对一定的入射功率能输出大的光电流 -具有尽可能低的噪声,器件不恶化信噪比 ~具有良好的线性关系,保证信号转换不失真 -具有较小的体积、较长的工作寿命等 常用的半导体光电检测器: 光电二极管和雪崩光电二极管
光电检测器的要求 - 能检测出入射光功率,完成信号光/电转换 常用的半导体光电检测器: 光电二极管和雪崩光电二极管 - 高的响应度,对一定的入射功率能输出大的光电流 - 具有尽可能低的噪声,器件不恶化信噪比 - 具有良好的线性关系,保证信号转换不失真 - 具有较小的体积、较长的工作寿命等
主要内容 光电二极管物理原理及其参数 雪崩倍增管的原理及其参数 光电检测器的噪声分析 光电检测器的带宽
光电二极管物理原理及其参数 雪崩倍增管的原理及其参数 光电检测器的噪声分析 光电检测器的带宽 主要内容
6.1光电二极管的物理原理 光电二极管实际上是一个加了反向偏压的pn结 n型←← 耗尽层 型 当反向偏压足够大时 eeeee 耗尽区自由载流子被 完全耗尽 n p
6.1 光电二极管的物理原理 光电二极管实际上是一个加了反向偏压的pn结 n型 p型 耗尽层 当反向偏压足够大时 耗尽区自由载流子被 完全耗尽 n p
耗尽区受到光的照射 当光照射光电二极管的光敏面上时,会在整个耗尽 区及其附近引起受激跃迁现象,产生电子空穴对。 合eeee w 入 冬+十中++ n p
当光照射光电二极管的光敏面上时,会在整个耗尽 区及其附近引起受激跃迁现象,产生电子空穴对。 耗尽区受到光的照射 n p hv
载流子的收集 产生的电子空穴对在外部电场作用下定向移动,被 电极收集产生电流 E 亭++中+中 n 光生电流I
产生的电子空穴对在外部电场作用下定向移动,被 电极收集产生电流 载流子的收集 n p E 光生电流 I
电子和空穴的扩散长度 电载流子在移动的过程中: 载流子处在较高的能态 电子·空穴对会重新复合而消失 白 L 电子扩散长度Ln=(D2Dn扩散系数,Tn电子寿命 空穴扩散长度L。=(D,P2D,扩散系数,空穴寿命 载流子寿命过短、外加反偏压不够强→ 载流子无法到达电极变成光电流
电载流子在移动的过程中: 电子和空穴的扩散长度 1/ 2 Ln Dn n 1/ 2 Lp Dp p Dn扩散系数,n电子寿命 Dp扩散系数,p空穴寿命 电子扩散长度 空穴扩散长度 电子 - 空穴对会重新复合而消失 载流子处在较高的能态 L 载流子寿命过短、外加反偏压不够强 → 载流子无法到达电极变成光电流
光电二极管的工作原理 1.pn结加一个较高的反向偏压 2.pn结耗尽区受到光的照射产生光生载流子 3.在外部偏压的作用下,光生载流子定向漂移产生 光生电流 外加反向偏压抽取光能量的过程
光电二极管的工作原理 1. pn结加一个较高的反向偏压 2. pn结耗尽区受到光的照射产生光生载流子 3. 在外部偏压的作用下,光生载流子定向漂移产生 光生电流 外加反向偏压抽取光能量的过程