【雪崩光電二極管——高靈敏光電檢測的重要選擇】

雪崩光電二極管(APD)是利用雪崩效應(yīng)放大光信號的光電二極管,它具有高靈敏度、低噪聲、快速響應(yīng)等特點,在光檢測領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。

【什么是雪崩光電二極管】

APD屬于光電檢測器的一種,它可以檢測入射的光信號,并通過雪崩增益效應(yīng)放大轉(zhuǎn)換為電信號輸出。與傳統(tǒng)光電二極管相比,APD可以提供更高的增益與靈敏度。

【雪崩光電二極管的工作原理】

在APD中,入射光信號打在光敏面上會產(chǎn)生光生載流子,這些載流子會在強(qiáng)電場作用下加速,并與晶體結(jié)構(gòu)中的其他載流子發(fā)生碰撞,每次碰撞都會產(chǎn)生更多載流子,形成雪崩式的放大效應(yīng),最終轉(zhuǎn)化為放大后的電信號輸出。

【雪崩光電二極管的重要應(yīng)用】

由于其高靈敏度、低噪聲和快速響應(yīng)等特性,APD在光通信、激光雷達(dá)和其他傳感技術(shù)中有廣泛應(yīng)用,例如,在自動駕駛汽車中, APD用于改善汽車的光通信系統(tǒng)和激光雷達(dá)系統(tǒng)的精度和可靠性。

作為光電子器件,隨著材料科學(xué)和器件工藝的發(fā)展,APD在各種技術(shù)與應(yīng)用中具有巨大的潛力。

圖1. 雪崩光電二極管(APD)的圖片。(來源:ams Technologies)

圖2. APD的結(jié)構(gòu)圖。典型的APD與PIN光電二極管有相似的結(jié)構(gòu),由兩個高摻雜(p+ 和 n+)區(qū)域和兩個低摻雜(I區(qū)或本征區(qū)和P區(qū))區(qū)域組成。與PIN光電二極管相比,APD的本征區(qū)耗盡層的寬度相對較薄。p+區(qū)域起陽極作用,而n+區(qū)域起陰極作用。反向偏壓電場主要加在pn+結(jié)上。

圖3. APD的工作原理圖。應(yīng)用反向偏壓,p+區(qū)域連接負(fù)極,n+區(qū)域連接正極。本征區(qū)吸收光子產(chǎn)生的電子空穴對在電場作用下向高場的pn+結(jié)運動,在此發(fā)生雪崩增益效應(yīng)。