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PIN光电二极管的特性

时间:2020-06-28 09:22 作者: 世讯电科融合通信系统
PIN光电二极管的主要特性包括响应度、量子效率、响应速度等。
① 波长响应范围
            从光电二极管的工作原理可以知道,当光子能量人,大于半导体材料的禁带宽度才能产生光电效应。这一条件限制了光电二极管使用的上限波长人,有:
公式(9-23)
式(9-23)中,上限波长和禁带宽度的单位分别为“m和eV。上限波长又称为光电二极管的截止波长。只有入射光的波长小于心时,光电二极管才能产生光电效应。另外,由于半导体材料对光的吸收作用是随着波长的减小而迅速增加,当波长较短时,光在半导体材料表面层即被吸收殆尽,使光电转换效应降低。因此,材料对于光的吸收限制了光电二极管使用的下限波长。
            综上所述,PIN光电二极管可以对一定波长范围内的入射光进行光电转换,这一波长范围就是PIN光电二极管的波长响应范围。
②响应度和量子效率
            响应度和量子效率表征了光电二极管的光电转换效率。响应度定义R为:
公式(9-24)
式(9-24)中,P为入射到光电二极管上的光功率;L为光生电流。R的单位为A/W。量子效率的定义为:
公式(9-25)
③响应速度
            作为光检测器,在光纤通信系统中要能够检测高频调制的光信号,因此响应速度是光电二极管的一个重要参数。响应速度通常用响应时间来表示。响应时间为光电二极管对矩形光脉冲的响应一电脉冲的上升时间或下降时间。影响响应速度的主要因素有:结电容和负载电阻的RC时间常数、载流子在耗尽区里的渡越时间及耗尽区外产生的载流子的扩散时间。
④线性饱和
            光电二极管的线性饱和是指它有一定的功率检测范围,当入射功率太强时,光电流和光功率将不成正比,从而产生非线性失真。一般PIN光电二极管在入射光功率低于mW量级时,能够保持比较好的线性。
⑤击穿电压和暗电流
            无光照射时,PIN作为一种PN结器件,在负偏压下也有反向电流流过,称此电流为PIN光电二极管的暗电流。暗电流是光电二极管的重要参数。暗电流主要是由半导体内热效应产生的电子一空穴对形成的。当偏压增大时,暗电流增大。当偏压增大到一定值时,暗电流激增,即发生了反向击穿(即为非破坏性的雪崩击穿,如不能尽快散热,就会变为破坏性的齐纳击穿)。发生反向击穿时的偏压值称为反向击穿电压。
⑥噪声特性
            光电二极管的噪声主要是量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声。
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