雪崩光电二极管电路图 雪崩二极管的工作曲线分析

本文主要是关于雪崩光电二极管的应用介绍，浅谈了它在电路中的作用，并详细介绍分析了雪崩二极管的工作曲线。

雪崩二极管

雪崩光电二极管 (semiconductor avalanche photodiode )是具有内部光电流增益的半导体光电子器件，又称固态光电倍增管。它应用光生载流子在二极管耗尽层内的碰撞电离效应而获得光电流的雪崩倍增。这种器件具有小型、灵敏、快速等优点，适用于以微弱光信号的探测和接收，在光纤通信、激光测距和其他光电转换数据处理等系统中应用较广。

　　PN结有单向导电性，正向电阻小，反向电阻很大。

　　当反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。就是反向电击穿。它分雪崩击穿和齐纳击穿（隧道击穿）。

　　雪崩击穿是PN结反向电压增大到一数值时，载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而快。

　　利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管

　　雪崩击穿是在电场作用下，载流子能量增大，不断与晶体原子相碰，使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对，这就是倍增效应。1生2，2生4，像雪崩一样增加载流子。

　　齐纳击穿完全不同，在高的反向电压下，PN结中存在强电场，它能够直接破坏共价键将束缚电子分离来形成电子-空穴对，形成大的反向电流。齐纳击穿需要的电场强度很大！只有在杂质浓度特别大的PN结才做得到。（杂质大电荷密度就大）

　　一般的二极管掺杂浓度没这么高，它们的电击穿都是雪崩击穿。齐纳击穿大多出现在特殊的二极管中，就是稳压二极管

　　它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是：利用雪崩击穿对晶体注入载流子，因载流子渡越晶片需要一定的时间，所以其电流滞后于电压，出现延迟时间，若适当地控制渡越时间，那么，在电流和电压关系上就会出现负阻效应，从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

应用特性

雪崩光电二极管电路图

雪崩二极管的工作曲线分析

图3给出暗电流特性，实线为模拟结果，“*”为其他文献报道的实验结果，图中可见二者符合较好。对于小的

偏压，暗电流以扩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)该器件的击穿电压为80.5 V。 

图4给出脉冲响应特性。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，模拟结果与实验结果比较符合。这个器件本身的电容比较小，寄生电容对波形的影响比较大。图中给出1sCpF和1.5pF两条模拟曲线，对应的半峰全宽（FWHM）分别为150 ps和175 ps，其他文献给出的结果为140ps.由以上比较结果可见，这里给出的PIN-APD电路模型能比较好的预测器件的性能.此外，这里还给出了对这个器件的其它模拟结果。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，曲线都比较平坦，只有在接近击穿电压时，光电流才随偏压的提高而增大，这主要是隧穿电流造成的。图6给出1W输入光功率情况下的量子效率随偏压的变化关系。这里量子效率定义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，量子效率基本保持为40%，随偏压升高，量子效率迅速增大，对应80 V的量子效率为9.457%，图7给出不同偏压下的脉冲响应，条件

同图4。由图可见，随偏压的增大，响应幅度增大,FWHM增大，这是由于雪崩效应造成的。当偏压接近击穿电压时，该器件已不能响应这样短的脉冲。

结语

关于雪崩二极管的相关介绍就到这了，希望本文能对你有所帮助。

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