光电二极管的基本原理和结构-世讯电科融合通信

受激吸收是半导体光检测器的基本工作原理。

半导体光检测器的核心是PN结的光电效应，工作在反向偏压下的PN结光电二极管是最简单的半导体光检测器。当PN结上加有反向偏压时（P区加负，N区加正），外加电场的方向和空间电荷区里电场的方向相同，外电场使势垒加强，PN结的能带如图9.26所示。由于光电二极管加有反向偏压，因此空间电荷区里载流子基本上耗尽了，这个区域称为耗尽区。

当光束入射到PN结上，且光子能量加,大于半导体材料的禁带宽度E，时，价带上的电子可以吸收光子跃迁到导带，结果产生一个电子一空穴对。如果光生电子一空穴对在耗尽区里产生，那么在电场的作用下，电子将向N区漂移，空穴将向P区漂移，从而形成光生电流。

为了得到高量子效率、提高响应速度，器件一般采用PIN结构。它是在高掺杂P型和N性半导体材料之间生长一层本征半导体材料或低掺杂半导体材料，称为1层。高掺杂的P区和N区非常薄。如图9.27所示。这种结构使得光子在耗尽区内能够被充分吸收，以利于提量子效率和响应速度。对于InGaAs材料制作的光电二极管，还往往采用异质结构,从而进一步提高器件的量子效率。
图9.26和图9.27

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光电二极管的基本原理和结构

PIN光电二极管的特性

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