本文首要是关于雪崩光电二极管的相关介绍，依据雪崩光电二极管的特性，浅析了暗电流的相关讨论。
雪崩光电二极管
雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其间运用了载流子的雪崩倍增效应来扩大光电信号以进步检测的灵敏度。其根本结构常常选用简略发生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接纳光），作业时加较大的反向偏压，使得其到达雪崩倍增状况；它的光吸收区与倍增区根本共同（是存在有高电场的P区和I区）。
P-N结加适宜的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子遭到强电场的加快效果取得足够高的动能，它们与晶格磕碰电离发生新的电子一空穴对，这些载流子又不断引起新的磕碰电离，构成载流子的雪崩倍增，得到电流增益。在0.6～0.9μm波段，硅APD具有挨近抱负的功能。InGaAs（铟镓砷）/InP（铟磷）APD是长波长（1.3μn，1.55μm）波段光纤通信比较抱负的光检测器。其优化结构如图所示，光的吸收层用InGaAs资料，它对1.3μm和1.55μn的光具有高的吸收系数，为了防止InGaAs同质结地道击穿先于雪崩击穿，把雪崩区与吸收区分隔，即P-N结做在InP窗口层内。鉴于InP资料中空穴离化系数大于电子离化系数，雪崩区选用n型InP，n-InP与n-InGaAs异质界面存在较大价带势垒，易构成光生空穴的凹陷，在其间夹入带隙骤变的InGaAsP（铟镓砷磷）过渡区，构成SAGM（别离吸收、分级和倍增）结构。
在APD制作上，需求在器材外表加设维护环，以进步反向耐压功能；半导体资料以Si为优（广泛用于检测0.9um以下的光），但在检测1um以上的长波长光时则常用Ge和InGaAs（噪音和暗电流较大）。这种APD的缺陷便是存在有地道电流倍增的进程，这将发生较大的散粒噪音（下降p区掺杂，可减小地道电流，但雪崩电压即将进步）。一种改进的结构是所谓SAM-APD：倍增区用较宽禁带宽度的资料（使得不吸收光），光吸收区用较窄禁带宽度的资料；这儿由于选用了异质结，即可在不影响光吸收区的状况下来下降倍增区的掺杂浓度，使得其地道电流得以减小（假如是骤变异质结，由于ΔEv的存在，将使光生空穴有所堆集而影响到器材的呼应速度，这时可在骤变异质结的中心刺进一层缓变层来减小ΔEv的影响）。
首要特性
①雪崩增益系数M（也叫倍增因子），对骤变结
式中V为反向偏压，VB为体雪崩击穿电压；n与资料、
器材结构及入射波长等有关，为常数，其值为1～3。②增益带宽积，增益较大且频率很高时，
M(ω)·ω
式中ω为角频率；N为常数，它随离化系数比缓慢改变；W为耗尽区厚度；Vs为饱满速度；αn及αp别离为电子及空穴的离化系数，增益带宽积是个常数。要想得到高乘积，应挑选大Vs，小W及小αn/αp（即电子、空穴离化系数不同要大，并使具有较高离化系数的载流子注入到雪崩区）。③过剩噪声因子F，在倍增进程中，噪声电流比信号电流添加快，用F表明雪崩进程引起的噪声附加F≈Mx。式中x称过剩噪声指数。要挑选适宜的M值，才干取得最佳信噪比，使体系到达最高灵敏度。④温度特性，载流子离化系数随温度升高而下降，导致倍增因子减小、击穿电压升高。用击穿电压的温度系数卢描绘APD的温度特性。
β=
式中VB及VB0别离是温度为T及T0时的击穿电压。
运用时要对作业点进行温控，要制作均匀的P-N结，以防部分结面被击穿。
雪崩光电二极管的暗电流存在的原因及测验办法
图3给出暗电流特性，实线为模仿成果，“*”为其他文献报导的试验成果，图中可见二者契合较好。关于小的
偏压，暗电流以分散电流和寄生漏电流为主，对大的偏压，暗电流表现为隧穿电流)该器材的击穿电压为80.5 V。
图4给出脉冲呼应特性。输入信号宽度为10ps峰值功率1mW的Gauss形脉冲，偏压为50V，取样电阻为5 0 SZ，光由P区人射。由图可见，模仿成果与试验成果比较契合。这个器材自身的电容比较小，寄生电容对波形的影响比较大。图中给出1sCpF和1.5pF两条模仿曲线，对应的半峰全宽（FWHM）别离为150 ps和175 ps，其他文献给出的成果为140ps.由以上比较成果可见，这儿给出的PIN-APD电路模型能比较好的猜测器材的功能.此外，这儿还给出了对这个器材的其它模仿成果。见图5–7.图5给出对应不同光功率的光电流曲线。在很大的偏压范围内，曲线都比较平整，只要在挨近击穿电压时，光电流才随偏压的进步而增大，这首要是隧穿电流构成的。图6给出1W输入光功率状况下的量子功率随偏压的改变联系。这儿量子功率界说为光生电子一空穴对数与人射光子数之比。当偏压小于55 V时，量子功率根本坚持为40%，随偏压升高，量子功率敏捷增大，对应80 V的量子功率为9.457%，图7给出不同偏压下的脉冲呼应，条件
同图4。由图可见，随偏压的增大，呼应起伏增大,FWHM增大，这是由于雪崩效应构成的。当偏压挨近击穿电压时，该器材已不能呼应这样短的脉冲。
雪崩光电二极管的维护
雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其间运用了载流子的雪崩倍增效应来扩大光电信号以进步检测的灵敏度。其根本结构常常选用简略发生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接纳光），作业时加较大的反向偏压，使得其到达雪崩倍增状况；它的光吸收区与倍增区根本共同（是存在有高电场的P区和I区）。
P-N结加适宜的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子遭到强电场的加快效果取得足够高的动能，它们与晶格磕碰电离发生新的电子一空穴对，这些载流子又不断引起新的磕碰电离，构成载流子的雪崩倍增，得到电流增益。在0.6～0.9μm波段，硅APD具有挨近抱负的功能。InGaAs（铟镓砷）/InP（铟磷）APD是长波长（1.3μn，1.55μm）波段光纤通信比较抱负的光检测器。
光的吸收层用InGaAs资料，它对1.3μm和1.55μn的光具有高的吸收系数，为了防止InGaAs同质结地道击穿先于雪崩击穿，把雪崩区与吸收区分隔，即P-N结做在InP窗口层内。鉴于InP资料中空穴离化系数大于电子离化系数，雪崩区选用n型InP，n-InP与n-InGaAs异质界面存在较大价带势垒，易构成光生空穴的凹陷，在其间夹入带隙骤变的InGaAsP（铟镓砷磷）过渡区，构成SAGM（别离吸收、分级和倍增）结构。在APD制作上，需求在器材外表加设维护环，以进步反向耐压功能；半导体资料以Si为优（广泛用于检测0.9um以下的光），但在检测1um以上的长波长光时则常用Ge和InGaAs（噪音和暗电流较大）。
这种APD的缺陷便是存在有地道电流倍增的进程，这将发生较大的散粒噪音（下降p区掺杂，可减小地道电流，但雪崩电压即将进步）。一种改进的结构是所谓SAM-APD：倍增区用较宽禁带宽度的资料（使得不吸收光），光吸收区用较窄禁带宽度的资料；这儿由于选用了异质结，即可在不影响光吸收区的状况下来下降倍增区的掺杂浓度，使得其地道电流得以减小（假如是骤变异质结，由于ΔEv的存在，将使光生空穴有所堆集而影响到器材的呼应速度，这时可在骤变异质结的中心刺进一层缓变层来减小ΔEv的影响）。
浅说雪崩光电二极管
光电二极管形式—光电流在图2所示环路中活动，然后正向偏置二极管。依据二极管对数正向V-I特性，卸载输出电压与光电流差不多成对数联系（极低电流下由RD改动）。因而，输出电压随辐照度而出现高非线性改变。这种特色有益于一些运用，由于在整个宽范围内光线“亮度”的明显改变（眼睛便是完美的对数）发生相似的电压改变。由于二极管V-I特性的温度依赖性，电压与辐照度的肯定联系关不抱负。
二极管电容约束了光伏形式的频率呼应。辐照度的敏捷改变必会对CD充电和放电。这不是快速呼应所运用的形式。
运用一个简略的非逆运算扩大器电路，咱们能够缓冲或许扩大输出。运用低输入偏置电流的CMOS或许JFET运算扩大器，这样您就能够不在低辐照度水平下给光电二极管施加负载。
为了在光伏形式下发电，咱们需求加载输出，然后大幅降压。最高功率输出的负载状况取决于辐照度。
光电导形式—二极管电压坚持稳定不变（常常为0V，如图3所示）。跨阻抗扩大器（TIA）常用于将光电流通换为电压。能够在光电二极管上运用反向偏置来下降其电容，但这会构成“暗电流”漏电流。由于在二极管上没有构成正向电压，因而呼应随辐照度的改变十分线性。别的，二极管电容的电压不随辐照度的改变而改变，因而频率呼应得到极大改进。低电容依然很重要，由于它在反应通路中构成一个极。它一般会要求运用一个反应电容器CF，以取得稳定性。
只需经过一个低值（约50欧姆）电阻器添加光电二极管负载，您能够得到光电导形式的许多优点。假如二极管电压不超出20mV，则您无需极大地对二极管正向偏置，而且呼应也适当地线性和敏捷。可是，敏感度十分低。
雪崩光电二极管为一些特别二极管，其效果是作业在高反向偏置电压下（挨近二极管击穿电压）。这样可扩大低辐照度下的输出电流。
挑选一个光电二极管有许多杂乱的权衡进程，包含光电二极管巨细尺度、电容、噪声、暗电流走漏和封装类型。总归，最好运用一个小型光电二极管，并经过反射镜或许透镜会集有限光源。TI不单独出产光电二极管，可是就许多根底运用而言OPT101供给一整套解决方案，把光电二极管和TIA集成到同一块IC上。
结语
关于雪崩光电二极管的相关介绍就到这了，期望本文能让你对雪崩光电二极管有更深的了解。
