雪崩光電二極管(APD):高效光電轉換與放大的前沿技術

【雪崩光電二極管——高靈敏光電檢測的重要選擇】

雪崩光電二極管(APD)是利用雪崩效應放大光信號的光電二極管,它具有高靈敏度、低噪聲、快速響應等特點,在光檢測領域中有著廣泛的應用前景。

【什么是雪崩光電二極管】

APD屬于光電檢測器的一種,它可以檢測入射的光信號,并通過雪崩增益效應放大轉換為電信號輸出。與傳統光電二極管相比,APD可以提供更高的增益與靈敏度。

【雪崩光電二極管的工作原理】

在APD中,入射光信號打在光敏面上會產生光生載流子,這些載流子會在強電場作用下加速,并與晶體結構中的其他載流子發生碰撞,每次碰撞都會產生更多載流子,形成雪崩式的放大效應,最終轉化為放大后的電信號輸出。

【雪崩光電二極管的重要應用】

由于其高靈敏度、低噪聲和快速響應等特性,APD在光通信、激光雷達和其他傳感技術中有廣泛應用,例如,在自動駕駛汽車中, APD用于改善汽車的光通信系統和激光雷達系統的精度和可靠性。

作為光電子器件,隨著材料科學和器件工藝的發展,APD在各種技術與應用中具有巨大的潛力。

圖1. 雪崩光電二極管(APD)的圖片。(來源:ams Technologies)

圖2. APD的結構圖。典型的APD與PIN光電二極管有相似的結構,由兩個高摻雜(p+ 和 n+)區域和兩個低摻雜(I區或本征區和P區)區域組成。與PIN光電二極管相比,APD的本征區耗盡層的寬度相對較薄。p+區域起陽極作用,而n+區域起陰極作用。反向偏壓電場主要加在pn+結上。

圖3. APD的工作原理圖。應用反向偏壓,p+區域連接負極,n+區域連接正極。本征區吸收光子產生的電子空穴對在電場作用下向高場的pn+結運動,在此發生雪崩增益效應。