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半导体光电子器件与电光调制器
第三章 半导体光电检测技术
Semiconductor Photon Detection Technology
陈根祥
北京交通大学全光网与现代通信网教育部重点实验室
2011/12/5
一、半导体光电检测的基本原理
光电导效应
PN结光电二极管
PIN光电二极管的基本结构和原理
光电导效应
1.24
=≤ λ λ [g mμ ]
E [ eV]
g
半导体内的电流密度由载流子在外加电场E= V/L作用下的漂移运动给出:
J J J e n E e p E E + μ + μ σe n σ p μ +μ( )
n p 0 n 0 p 0 0 0 n 0 p 0
其中n 、p 和σ 分别为热平衡状态下的电子、空穴浓度和半导体材料的电导率
0 0 0
当有频率满足ħω E 的光场入射到半导体内时,将通过受激吸收产生光
g
生的非平衡载流子(电子-空穴对)δn和δp (δn =δp )。满足速率方程:
δ η δ
d n P n
−
dt Vhω τ
其中P为入射光功率,V为半导体体积,τ为自发复合寿命,η为量子效率
光电流
在给定光功率P 的稳态情况下:
τηP
δn δp
Vhω
半导体内的电流密度成为:
J ( e n) n E ( e p) p( E μ ) +δ + μ +δ Eσ +J Δσ J +Δ
e 0 h 0 0 0
(光电导)
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