雪崩光电二极管的主要特性_雪崩光电二极管的工作原理

　　概念

　　在激光通信中使用的光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”（即光电流成倍地激增）的现象，因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。

　

　　主要特性

　　①雪崩增益系数M（也叫倍增因子），对突变结

式中V为反向偏压，VB为体雪崩击穿电压；n与材料、器件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变化；W为耗尽区厚度；Vs为饱和速度；αn及αp分别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，应选择大Vs，小W及小αn/αp（即电子、空穴离化系数差别要大，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，在倍增过程中，噪声电流比信号电流增长快，用F表示雪崩过程引起的噪声附加F≈Mx。式中x称过剩噪声指数。要选择合适的M值，才能获得最佳信噪比，使系统达到最高灵敏度。

　　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述APD的温度特性。β=

式中VB及VB0分别是温度为T及T0时的击穿电压。

　　工作原理

　　当光敏二极管的PN结上加相当大的反向偏压（100-200V）时，在结区产生一个很强的电场，使进入场区的光生载流子获得足够的能量，在与原子碰撞时可使原子电离，而产生新的电子-空穴对。只要电场足够强，此过程就将继续下去，使PN结内电流急剧增加，达到载流子的雪崩倍增，这种现象称为雪崩倍增效应。

　　应用

　　激光测距仪， 共焦显微镜检查，视频扫描成像仪， 高速分析仪器， 自由空间通信， 紫外线传感， 分布式温度传感器等。

　　结构

　　每个模块包括一个光电探测器（快速光电二极管或雪崩光电二极管）和一个互阻抗放大器。同一封装中兼备放大器和光探测器，使其环境噪声更低，寄生电容更小。