半导体光电子器件-4-半导体光电探测器.ppt

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击穿电压高:储存时间(电荷消失时间)短:εm--临界击穿电场τ—少数载流子寿命(IRIf)P+P-nP+P-nWinn-P+WiP+nQ0常规第四章半导体光电探测器单位面积势垒电容近似常数:§4.6pin型光电二极管三、基本特性对光电流贡献区域:

中性区

扩散区

本征区n+-Si-+pppnP(1-R)exp(-αx)W通过调制本征区宽度:提高量子效率;提高频率响应特性。第四章半导体光电探测器§4.6pin型光电二极管四、工作机制??可略即希望光生载流子在本征区第四章半导体光电探测器-§4.6pin型光电二极管五、量子效率??提高η和f希望光子在本征区吸收p反射层n-+第四章半导体光电探测器半导体光电子器件§4.1光电导效应与器件的基本结构§4.2光电探测器的基本参数§4.3光电探测器的噪声来源与参数§4.4光电二极管的基本结构与工作机制§4.5光电二极管的等效电路§4.6pin光电二极管§4.7异质结与肖特基光电二极管§4.8雪崩光电二极管§4.9光电晶体管与光敏场效应管第四章半导体光电探测器第四章:半导体光电探测器第四章半导体光电探测器§4.1光电导效应与器件基本结构普通的光电探测器基本上有三个过程:(1)入射光产生载流子;(2)通过任何一种电流增加机构造成载流子输运或者倍增;(3)电流与外电路相互作用提供输出信号。一、光电导效应第四章半导体光电探测器二、光电导器件基本结构光生载流子产生率光生载流子浓度的变化关系§4.1光电导效应与器件基本结构η为量子效率f(x)??xHWLV第四章半导体光电探测器三、光电流与暗电流1.光电流§4.1光电导效应与器件基本结构f(x)??提高Ip措施总光电流强度xHWLV第四章半导体光电探测器第四章半导体光电探测器三、光电流与暗电流2.暗电流§4.1光电导效应与器件基本结构xHWLV与光电流对应的暗电流,是指在无光的黑暗环境下对光电探测器施加一定的偏压,探测器输出的电流值。光电探测器的暗电流越大,噪声功率就越大,探测能力就越弱,所以暗电流对设备的灵敏度影响很大。对于光电导型的探测器,暗电流的大小主要取决于材料本身的电导率和偏压。由于较大的暗电流会带来较严重的噪声问题,从实际应用的角度来讲,通常希望光电探测器的暗电流尽可能的小。第四章半导体光电探测器一、光电导与光电流灵敏度1.光电导的灵敏度§4.2光电探测器基本参数光电导的灵敏度通常定义为单位入射光所产生的光电导率N为光子数仅有光生电子和仅有光生空穴的情况下,其灵敏度分别为有时也用光电导同暗电导的比值来表示光电导的灵敏度n0和p0越小,光电导灵敏度越高,所以应采用高阻低温材料做光电导元件。第四章半导体光电探测器一、光电导与光电流灵敏度2.光电流灵敏度§4.2光电探测器基本参数光电流灵敏度定义为光电流与入射光功率的比值第四章半导体光电探测器二、光电导量子效率与增益1.光电子量子效率§4.2光电探测器基本参数量子效率是体现光电探测器的转换能力的一个性能参数理想情况下的外量子效率为量子效率与灵敏度之间存在联系一个光生载流子对外电路贡献的载流子数。考虑二点:复合,寿命载流子存在寿命,动态平衡光生载流子形成一定分布;一端流出,另一端补充,直至载流子复合;寿命期间向外电路提供的载流子数,即增益:第四章半导体光电探测器二、光电导量子效率与增益2.光电导增益§4.2光电探测器基本参数ptItI00.37I00.63I0第四章半导体光电探测器三、光电导弛豫§4.2光电探测器基本参数1.响应时间(响应速度)上升时间和下降时间之和被称为光电探测器的时间常数第四章半导体光电探测器三、光电导弛豫§4.2光电探测器基本参数2.光谱响应光谱响应特性是光电导的一个重要性能指标决定着光电导的应用范围和灵敏度光电导的光谱响应范围是由它的跃迁类型所决定的某波长光波响应度与灵敏度表达式第四章半导体光电探测器一、噪声来源§4.3光电探测器噪声参数噪声的来源多种多样,所有的光电探测器都会产生噪声,有些来自大自然,有些来自器件本身,还有些来自应用环境,

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