PIN光电二极管
PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管,在两种半导体之间的 PN结,或者半导体与金属之间的结的邻近区域,在P区与N区之间生成I型层,吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
工作原理
在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的I型半导体,就可以增大耗尽区的宽度,达到减小扩散运动的影响,提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低,近乎本征(Intrinsic)半导体,故称I层,因此这种结构成为PIN光电二极管。I层较厚,几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体,P层和N层很薄,吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位,这就大大加快了响应速度。
结构
在P型半导体和N型半导体之间夹着一层本征半导体。因为本征层相对于P区和N区是高阻区这样,PN结的内电场就基本上全集中于 I 层中。
I层作用
本征层的引入,明显增大了p+区的耗尽层的厚度,这有利于缩短载流子的扩散过程。耗尽层的加宽,也可以明显减少结电容,从而使电路常数减小。同时耗尽加宽还有利于对长波区的吸收。性能良好的PIN光电二极管,扩散和漂移时间一般在10-10s数量级,频率响应在千兆赫兹。实际应用中决定光电二极管的频率响应的主要因素是电路的时间常数。合理选择负载电阻是一个很重要的问题。
影响因素
1、光电二极管和它的负载电阻RC的时间常数。
2、载流子在度越区的耗尽时间。
3、耗尽区外产生的载流子由于扩散而产生的时间延迟。
特点
频带宽(可达10GHz)
灵敏度高
线性输出范围宽
噪声低
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