Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

41
МДП–фотодиоды
В них для приема излучения используется фоточувствительная МДП-
структура в режиме обеднения поверхности полупроводника. В области про-
странственного заряда вблизи поверхности происходит фотогенерация и разде-
ление носителей. Вследствие этого происходит модуляция проводимости, воз-
никает наведенная фотоЭДС (для МДП-ИС внутреннее сопротивление очень
велико). Для регистрации излучения может использоваться также фотоемкост-
ный эффект. В МДПДМ-фотоприемниках необходимо применять динамиче-
ский режим работы. Достоинствами МДП-фотодиодов являются функциональ-
ная и конструкционно-технологическая гибкость, малые шумы и темновые то-
ки, совместимость с МДП-ИС. В то же время технология изготовления таких
приемников сложнее (высокие требования к качеству границы раздела полу-
проводник-диэлектрик и свойствам диэлектрика).
Лавинные фотодиоды
В лавинных фотодиодах происходит усиление первичного фототока вследст-
вие лавинного умножения неравновесных носителей в сильном электрическом
поле слоя пространственного заряда р-n перехода при условии, что ширина
ОПЗ превышает длину свободного пробега носителей заряда. Процесс умноже-
ния происходит следующим образом. При увеличении обратного напряжения
на р-n переходе до определенной величины V
п
носители заряда в сильном элек-
трическом поле (Е∼10
4
–10
5
В/см) начинают набирать достаточную скорость для
ионизации атомов с образованием пары электрон-дырка. Образовавшиеся носи-
тели сами принимают участие в дальнейшей ионизации. Процесс нарастания
концентрации носителей, а следовательно и тока, носит лавинный характер.
Скорость нарастания тока зависит от коэффициентов ударной ионизации элек-
тронов и дырок.
Коэффициент умножения носителей M = J/J
o
= n/n
o
, где n
o
- число электронов,
вошедших в область сильного поля, n – число электронов, вышедших из этой
зоны. Величина M отражает общее число ионизаций, совершенных как первич-
ными, так и вторичными электронами. N = (n - n
o
)/n - выход процесса иониза-
ции (число ионизаций, приходящихся на один электрон, прошедший область
поля), связан с коэффициентом умножения соотношением M = 1/(1-N). Выход
ионизации зависит от коэффициентов ударной ионизации (числа пар, создан-
ных носителем на 1 см пути) для электронов (α
i
) и дырок (β
i
), а также от шири-
ны области поля (d). Если α
i
= β
i
и электрическое поле однородное – N = α
i
*d,
для неоднородного поля
dx
d
i
N ⋅=
∫
0
α
. N изменяется от 0 для слабых полей до 1
для V
п
, когда ток резко возрастает и M →∞. Значение коэффициента умноже-
ния M определяет величину коэффициента внутреннего усиления фотодиода (Z
до 10
3
). Инерционность процесса лавинного умножения очень мала <10
–9
с.
Аналогичным образом происходит и умножение носителей заряда, возни-
кающих при освещении фотодиода. Коэффициент умножения М = J/J
p
опреде-

Страницы