Приемники на кремниевых диодах

Фактически, оно изменяется логарифмически. Для случая короткого замыкания характеристики диода оптических приложениях для регистрации излучения. Вместо этого применяются диоды с тремя областями проводимости, в которых между областями р — и n-типа присутствует внутренний слой из материала с высоким удельным сопротивлением. Схематическое представление такого PIN-фотодиода показано на рисунке. Такое устройство прибора нужно для того, чтобы в обедненной области поглощалось как можно больше фотонов. Это желательно, поскольку в результате усиливается электрическое поле в этой области и, следовательно, происходит максимально возможное разделение зарядов. На рисунке видно, что поле в этой области существенно выше, чем с обеих сторон от нее в областях р — и n-типа. Если фотоны поглощаются за пределами этой области, разделение зарядов менее вероятно, что может привести к рекомбинации электрон — дырка.

Глубина, на которую фотон проникает в фотодиод, является функцией длины волны. График спектральной дисперсии чувствительности прибора, приведенный на рисунке, показывает, что за максимальным значением эффективности следует общее снижение эффективности преобразования энергии фотонов в энергию электронов. Фотоны с длиной волны, соответствующей пику эффективности, поглощаются сразу же на входе в устройство, в то время как фотоны с большей длиной волны перед поглощением проходят слой материала большей толщины. Из этих соображений следует, что слой материала р-типа должен быть тонким, чтобы коротковолновые фотоны могли проходить в обедненную область, а обедненная область — широкой, чтобы удерживать длинноволновые фотоны.

Ширина обедненной области зависит от удельного сопротивления основного вещества и от приложенного поля обратного смещения. Чтобы обедненная область была широкой при низких значениях напряжения смещения, между материалами р — и n-типа с низким удельным сопротивлением вводится внутренний слой материала с высоким удельным сопротивлением. Благодаря областям с низким удельным сопротивлением общее сопротивление согласовывается с внешними электрическими соединениями, а внутренний слой обеспечивает большой размер обедненной области. В результате приемники на основе PIN-фотодиодов имеют хорошую спектральную чувствительность. Такие приемники на кремниевых диодах наиболее эффективны в видимой и ближней инфракрасной областях, в то время как устройства на основе германия охватывают область 1 2 мкм.

См. также:  Экспериментальная методика