Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лавинний фотодіод






Якщо на звичайний p-n -фотодіод (рис. 5.2) подається настільки велике зміщення у зворотному напрямку, що пік трикутного розподілу електричного поля у запірному шарі наближається до пробивної напруги Еп, то генеровані фотонами електрони і дірки створюють нові пари носіїв заряду за рахунок ударної іонізації. Це помноження носіїв відбувається у запірному шарі тільки поблизу піку електричного поля, тобто у тій зоні p-n -переходу, в якій носії заряду на довжині вільного пробігу у кристалічній гратці отримують від електричного поля кіне­тичну енергію, яка дорівнює ширині забороненої зони. Оскільки додаткові носії у свою чергу сприяють ударній іонізації, початково слабкий фотострум збільшується лавиноподібно. При такому лавинному помноженні фотострум помітно підсилюється і чутливість ФД зростає. Коефіцієнт помноження М, який дорівнює кратності збільшення фото­струму І, визначається для звичайного p-n -переходу за формулою:

, (5.2)

де U- зовнішнє зміщення; U п - пробивна напруга переходу; m = (r + 1)/2 і r - показники експоненти у законі А(Е) = КEr залежності ступеня іонізації А від напруженості електричного поля Е.

 
 

Рис. 5.2. Розподіл електричного поля в запірному шарі з лавинною областю (ЛО) на p +- n –переході

Останнє рівняння спра­ведливе, якщо ступені іонізації електронів і дірок відрізняються не більше, ніж у 10 разів. Для кремнію m = 1, 05-4, для германію m = 2, 5-9. Періодичні коливання фотоструму не відтворюються з повним підсиленням М, визначеним для постійного струму, а послаблюються і затримуються за рахунок інерції в утворенні лавини. Для змінної компоненти фотоструму частотою w амплітуда

ІwоМо/( 1 + іwtL), (5.3)

де tL = Моt, а t – час вільного пробігу носіїв.

Підсилення змінного струму зменшується при w = 1/ М о t в разів порівняно з помноженням М о для постійного струму. Звідси можна отримати величину добутку підсилення струму на ширину смуги А/ при лавинному процесі:

М0Df = 1 /(2p t). (5.4)

Для t порядку 1 пс цей добуток може дорівнювати приблизно 150 ГГц. Виробництво лавинних фотодіодів (ЛФД) вимагає особливих заходів, які забезпечують рівномірний лавинний режим по всій площі діода і відсутність локальних дефектів і спотворень. Особливо небезпечними є краї, вони повинні бути захищеними від перевищення напруженості поля відповідним формуванням профілю легування.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.