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(1)基本原理和結(jié)構(gòu)

       雪崩光電二極管(APD)是具有內(nèi)部增益的光檢測(cè)器，它可以用來檢測(cè)微弱光信號(hào)并獲得較大的輸出光電流。

       雪崩光電二極管能夠獲得內(nèi)部增益是基于碰撞電離效應(yīng)。當(dāng)PN結(jié)上加高的反偏壓時(shí)，耗盡層的電場(chǎng)很強(qiáng)，光生載流子經(jīng)過時(shí)就會(huì)被電場(chǎng)加速，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度足夠高時(shí)，光生載流子獲得很大的動(dòng)能，它們?cè)诟咚龠\(yùn)動(dòng)中與半導(dǎo)體晶格碰撞，使晶體中的原子電離，從而激發(fā)出新的電子-空穴對(duì)，這個(gè)過程稱為碰撞電離。碰撞電離產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)作用下同樣又被加速，重復(fù)前一過程，這樣多次碰撞電離的結(jié)果使載流子迅速增加，電流也迅速增大，形成雪崩倍增效應(yīng)，APD就是利用雪崩倍增效應(yīng)使光電流得到倍增的高靈敏度的光檢測(cè)器。

       圖9.28*APD拉通型(RAPD)結(jié)構(gòu)。器件和電極接觸的P+區(qū)和N+區(qū)都是重?fù)诫s，在I區(qū)和N+區(qū)中間是寬度較窄的另一層P區(qū)。當(dāng)偏壓加大到某一值后，耗盡層從N+-P結(jié)區(qū)一直拉通到P+區(qū)。從圖中可以看到，電場(chǎng)在N+-P結(jié)區(qū)分布較強(qiáng)，雪崩區(qū)即在這一區(qū)域。這一結(jié)構(gòu)的器件具有高效、快速、低噪聲的特點(diǎn)。

      此外，器件還可以采用異質(zhì)結(jié)構(gòu).進(jìn)一步提高器件的增益、響應(yīng)速度及減少過剩噪聲。

(2)APD的特性

       與PIN光電二極管相比，APD的主要特性也包括：波長(zhǎng)響應(yīng)范圍、響應(yīng)度、量子效率、響應(yīng)速度等，除此之外，APD的特性還包括了雪崩倍增特性、噪聲特性、溫度特性等。

①APD的雪崩倍增因子

APD的雪崩倍增因子(M)定義為