Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 43 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

42
ляется отношением полного тока на выходе к начальному току, состоящему из
фототока и темнового тока (J
p
= J
Ф
+J
S
). Выходной ток также состоит из умно-
женного фототока и умноженного темнового тока J = J
ФУ
+J
SУ
. Следовательно,
M = (J
ФУ
+J
SУ
)/(J
Ф
+J
S
). Обычно коэффициент умножения определяется по эмпи-
рической формуле M = [1-(V/V
п
)
С
]
-1
, где с = 2-6 - постоянный коэффициент для
каждого полупроводникового материала.
Рис. 19. Вольт-амперные характеристики лавинного фотодиода без освеще-
ния (Ф = 0) и при разных уровнях освещения (Ф
2
> Ф
1
).
Очевидно, что большие значения коэффициента умножения и фоточув-
ствительности могут быть получены только при малом темновом токе. V
раб
близко к V
п
, поэтому лавинные фотодиоды имеют «внутреннее» усиление, ко-
торое не сопровождается снижением быстродействия.
Высокое усиление и быстродействие фотоприемников можно получить, если
p-i-n фотодиоды подключить к электронной схеме с любым большим коэффи-
циентом усиления, но шумы входных каскадов усилителей обычно на несколь-
ко порядков больше шумов качественного p-i-n фотодиода (у которого шумы
малы, а квантовая эффективность велика), поэтому реализовать все потенци-
альные возможности p-i-n фотодиода не удается вследствие низкого порога
чувствительности). Введение внутреннего усиления, воздействующего и на
сигнал и на шум, приводит к возрастанию отношения сигнал/шум при условии,
что усиленный шум фотоприемника меньше шумов входного каскада усилите-
ля, поэтому лавинные фотодиоды имеют преимущества перед p-i-n фотодиода-
ми в условиях приема слабых, минимально различимых сигналов.
Оптимальной структурой кремниевых лавинных фотодиодов является n-p-i-p
структура, или ЛФД с проникновением (проколом):
Рис. 20. Простая геометрическая модель лавинного фотодиода.
lg J
Ф
2
Ф
1
Ф=0
Ф
2
>Ф
1
разогрев
V
l
n
l
p
l
i
n
+
p i p
+
+ ↑ E
max

Страницы