半導(dǎo)體光檢測(cè)器

半導(dǎo)體光檢測(cè)器第1頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院2§1.光檢測(cè)器（photodetector）將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；有兩種：半導(dǎo)體PIN光電二極管（PIN-PD）；

半導(dǎo)體雪崩光電二極管（APD-PD）；都是光伏型-結(jié)型二極管。組合：場(chǎng)效應(yīng)管（FET）；

PIN-FET；

APD-FET；

第2頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院3§2.半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)未加電壓的p-n結(jié)—耗盡層（勢(shì)壘區(qū)）。第3頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院4§2.半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)(續(xù)）光照→hf≥Eg（光吸收）→電子受激躍遷第4頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院5§2.半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)(續(xù)）漂移運(yùn)動(dòng)：耗盡層內(nèi)在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，空穴→P區(qū)；電子→N區(qū)；在PN結(jié)邊緣被收集。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：耗盡層邊緣，P區(qū)光生電子→N區(qū)；N區(qū)光生空穴→P區(qū)；少數(shù)載流子被多數(shù)載流子復(fù)合。光生伏特效應(yīng)：P區(qū)過(guò)?？昭ǚe累+；N區(qū)過(guò)剩電子積累-；外電路產(chǎn)生光電流（耗盡層內(nèi)也產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)）。第5頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院6§2.半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)(續(xù)）光吸收區(qū)：吸收入射光子并產(chǎn)生光生載流子的區(qū)域；作用區(qū)：耗盡層兩側(cè)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度；在作用區(qū)內(nèi)，光生少數(shù)載流子的擴(kuò)散速度較慢，影響光生伏特效應(yīng)，光電響應(yīng)速度慢。第6頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院7§2.半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)(續(xù)）加寬耗盡層，盡量吸收入射光子；負(fù)偏壓有助于加寬耗盡層，與內(nèi)建電場(chǎng)方向一致，加強(qiáng)了漂移運(yùn)動(dòng)，載流子向兩極運(yùn)動(dòng)，并被中和；減小P區(qū)和N區(qū)的厚度來(lái)減小載流子的擴(kuò)散時(shí)間，降低半導(dǎo)體的摻雜濃度來(lái)加寬耗盡層；第7頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院8§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管PIN光電二極管：本征半導(dǎo)體或低摻雜半導(dǎo)體（I層）；P層和I層形成PN結(jié)，I層有較高的電阻，電壓基本上落在I層，使得耗盡層加寬；耗盡層寬度與響應(yīng)速度和量子效率矛盾，要進(jìn)行優(yōu)化。第8頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院9§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第9頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院10§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第10頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院11§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第11頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院12§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）幾種制作光檢測(cè)器的半導(dǎo)體材料吸收系數(shù)隨波長(zhǎng)的變化情況第12頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院13§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第13頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院14§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）光電二極管可視為電流源，Cd為結(jié)電容，Rs為串聯(lián)電阻，Rl為跨接電阻；光電二極管的響應(yīng)速度由電容Cd和負(fù)載電阻決定，一般廠家給出負(fù)載電阻為50時(shí)的響應(yīng)曲線。第14頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院15§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第15頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院16§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第16頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院17§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第17頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院18§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第18頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院19§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第19頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院20§3.半導(dǎo)體PIN光電二極管(續(xù)）第20頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院21§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）碰撞電離：反向偏壓增加→耗盡層電場(chǎng)增加→光生載流子加速→與半導(dǎo)體晶格碰撞→原子電離；雪崩倍增效應(yīng)：多次碰撞電離→載流子迅速增加→電流迅速增加；第21頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院22§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）耗盡層被拉通到P區(qū)，I區(qū)電場(chǎng)較弱；NP區(qū)電場(chǎng)較強(qiáng)，雪崩區(qū)較窄，不能充分吸收光子；耗盡區(qū)較寬可充分吸收光子；提高了光電轉(zhuǎn)換效率。第22頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院23§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第23頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院24§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第24頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院25§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第25頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院26§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第26頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院27§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第27頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院28§4.PN結(jié)雪崩二極管(APD）(續(xù)）第28頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院295.光電探測(cè)器特性第29頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院30§6.PIN-FET第30頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院31§7.光發(fā)射機(jī)第31頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院32§8.光接收機(jī)第32頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院33§8.光接收機(jī)(續(xù)）第33頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢大學(xué)電子信息學(xué)院34§8.光接收機(jī)(續(xù)）第34頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月00-10-10武漢