Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 39 стр.

эффициент поглощения света k и квантовый выход. Квантовый выход ηфд
измеряется числом пар (e-p), образованных в результате поглощения одно-
го фотона, т.е. по существу является КПД фотоприемника. Основной ха-
рактеристикой фотодиода является чувствительность Sфд, измеряемая
полным КПД преобразования световой мощности в электрический ток. Sфд
прямо пропорциональна ηфд ; она также зависит от длины волны λ па-
дающего излучения.
      В качестве материала для фотодиодов наиболее широкое применение на-
ходят три полупроводника: кремний, германий и арсенид галлия. Германиевые
фотодиоды работают при λ < 1,6 мкм, кремниевые при λ < 1,1 мкм, а фотодиоды
из GaAs при λ < 0,9 мкм. Наиболее распространены кремниевые фотодиоды, ко-
торые достаточно хорошо отработаны в производстве, обладают удовлетвори-
тельными характеристиками, высокой надежностью и довольно дешевы.
      p-i-n фотодиоды. Фотодиоды на основе обычных p-n переходов с размера-
ми фоточувствительной площадки в несколько квадратных миллиметров обла-
дают недостаточно высоким быстродействием (постоянная времени τ не более
                            10-5 - 10-6 с), что ограничивает их применение во
                            многих областях информатики. Постоянную време-
                            ни можно существенно уменьшить путем создания
                            p-i-n – структуры (рисунок 2.16). Последняя созда-
                            ется за счет образования сильнолегированных об-
                            ластей (p и n) с двух сторон пластинки из высоко-
                            омного кремния (сопротивление в 106-109 раз боль-
                            ше сопротивлений n- и p- областей). При приложе-
                            нии к прибору напряжения обратного смещения, в
                            i- области создается высокая напряженность элек-
         Рисунок 2.16       трического поля. Область пространственного заря-
                            да растягивается на всю ширину i- области и в ней
                            происходит увеличение скорости дрейфа носителей
заряда, образовавшихся под действием света до 107 см/с. Напряженность элек-
трического поля при этом достигает E ~ 103 В/см. Эту область называют про-
странством дрейфа.
      За пределами обедненного слоя движение носителей носит диффузионный
характер с относительно низкой скоростью - примерно 104 см/с. Это обстоятель-
ство ухудшает быстродействие. Для его повышения необходимо сконцентриро-
вать поглощение излучения в обедненном слое. С этой целью слой p+ делают
очень тонким, а толщину слоя i - больше длины поглощения излучения (1/k).
Длина поглощения для кремния на длине волны 0.8 мкм равна примерно 10...20
мкм и рабочее напряжение, при котором обедненный слой имеет требуемую ши-
рину, не превышает 10-20 В.
      Лавинные фотодиоды. Лавинный фотодиод представляет собой фотоди-
од, предназначенный для использования в режиме лавинного умножения фото-
тока. Практически на фотодиод подают обратное напряжение, близкое к напря-

                                                                         123