Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Лавинний фотодіод
|
|
Якщо на звичайний p-n -фотодіод (рис. 5.2) подається настільки велике зміщення у зворотному напрямку, що пік трикутного розподілу електричного поля у запірному шарі наближається до пробивної напруги Еп, то генеровані фотонами електрони і дірки створюють нові пари носіїв заряду за рахунок ударної іонізації. Це помноження носіїв відбувається у запірному шарі тільки поблизу піку електричного поля, тобто у тій зоні p-n -переходу, в якій носії заряду на довжині вільного пробігу у кристалічній гратці отримують від електричного поля кінетичну енергію, яка дорівнює ширині забороненої зони. Оскільки додаткові носії у свою чергу сприяють ударній іонізації, початково слабкий фотострум збільшується лавиноподібно. При такому лавинному помноженні фотострум помітно підсилюється і чутливість ФД зростає. Коефіцієнт помноження М, який дорівнює кратності збільшення фотоструму І, визначається для звичайного p-n -переходу за формулою:
, (5.2)
де U- зовнішнє зміщення; U п - пробивна напруга переходу; m = (r + 1)/2 і r - показники експоненти у законі А(Е) = КEr залежності ступеня іонізації А від напруженості електричного поля Е.
| Рис. 5.2. Розподіл електричного поля в запірному шарі з лавинною областю (ЛО) на p +- n –переході |
Останнє рівняння справедливе, якщо ступені іонізації електронів і дірок відрізняються не більше, ніж у 10 разів. Для кремнію m = 1, 05-4, для германію m = 2, 5-9. Періодичні коливання фотоструму не відтворюються з повним підсиленням М, визначеним для постійного струму, а послаблюються і затримуються за рахунок інерції в утворенні лавини. Для змінної компоненти фотоструму частотою w амплітуда
Іw=ІоМо/( 1 + іwtL), (5.3)
де tL = Моt, а t – час вільного пробігу носіїв.
Підсилення змінного струму зменшується при w = 1/ М о t в 
разів порівняно з помноженням М о для постійного струму. Звідси можна отримати величину добутку підсилення струму на ширину смуги А/ при лавинному процесі:
М0Df = 1 /(2p t). (5.4)
Для t порядку 1 пс цей добуток може дорівнювати приблизно 150 ГГц. Виробництво лавинних фотодіодів (ЛФД) вимагає особливих заходів, які забезпечують рівномірний лавинний режим по всій площі діода і відсутність локальних дефектів і спотворень. Особливо небезпечними є краї, вони повинні бути захищеними від перевищення напруженості поля відповідним формуванням профілю легування.