光电二极管是一种在P型半导体和N型半导 体之间设置了一层本征半导体I层的器件。 由于在耗尽层内所形成的漂移电流,在空间 电场的作用下具有较高的响应速度,相反在耗尽 层以外所形成的扩散电流,响应速度很低。 因此,耗尽层的范围越宽,对提响应速度 就越有利。耗尽层的宽度与P型和N型半导体中 的掺杂浓度有关,在相同的负偏压下,掺杂浓度 越低,耗尽层就越宽。 为此,在P型和N型半导体之问,插入I(本征) 型半导体达到了展宽耗尽层宽度的目的,形成了 PIN结构的光电二极管。 点击此处结束放映 4合D
6 光电二极管是一种在P型半导体和N型半导 体之间设置了一层本征半导体I层的器件。 由于在耗尽层内所形成的漂移电流，在空间 电场的作用下具有较高的响应速度，相反在耗尽 层以外所形成的扩散电流，响应速度很低。 因此，耗尽层的范围越宽，对提响应速度 就越有利。耗尽层的宽度与P型和N型半导体中 的掺杂浓度有关，在相同的负偏压下，掺杂浓度 越低，耗尽层就越宽。 为此，在P型和N型半导体之问，插入I(本征) 型半导体达到了展宽耗尽层宽度的目的，形成了 PIN结构的光电二极管
7 2.PN光电二极管的工作原理蓦 当光从P区一侧入射,则光能量在被吸收的 同时仍继续向N区一侧延伸吸收,在经过耗尽层 时,由于吸收光子能量,电子从价带被激励到导 带而产生电子空穴对(即光生载流子),并且在 耗尽层空间电场作用下,分别向N型区和P型区 相互逆方向作漂移运动,并形成电流 点击此处结束放映 4合D
7 当光从P区一侧入射，则光能量在被吸收的 同时仍继续向N区一侧延伸吸收，在经过耗尽层 时，由于吸收光子能量，电子从价带被激励到导 带而产生电子空穴对（即光生载流子），并且在 耗尽层空间电场作用下，分别向N型区和P型区 相互逆方向作漂移运动，并形成电流
然而,在耗尽层以外的区域因为没有电场 作用,所以由光电效应产生的电子空穴对,在 扩散运动中相遇发生复合,从而消失。 不过在扩散运动过程中,也有些扩散距离长 的电子空穴将进入耗尽层,在耗尽层和空间电场 的作用下进入对方区域。于是在P区和N区两端 之间产生与被分隔开的电子和空穴数量成正比的 电压。 若与外电路连通,这些电子就可经外部电路 与空穴复合形成电流。如图6-2所示。 点击此处结束放映 4合D
8 然而，在耗尽层以外的区域因为没有电场 作用， 所以由光电效应产生的电子空穴对，在 扩散运动中相遇发生复合，从而消失。 不过在扩散运动过程中，也有些扩散距离长 的电子空穴将进入耗尽层，在耗尽层和空间电场 的作用下进入对方区域。于是在P区和N区两端 之间产生与被分隔开的电子和空穴数量成正比的 电压。 若与外电路连通，这些电子就可经外部电路 与空穴复合形成电流。如图6-2所示
9 PIN光电二极管的光电转换原理 光信号功率 光生电流 电信号电流 I(本征半导体)+ 入射光 反向偏置电压 光电探測表山 Fc导带底能级 E价带顶能级 图6-2PIN光电二极管光电转换原理 点击此处结束放映 4合D
9 图6-2 PIN光电二极管光电转换原理
10 这里,在耗尽层之外形成的电流叫扩 散电流,扩散电流的运动速度比漂移电流 的运动速度慢得多,使频率特征变坏。 由于在PN结处存在着空间电场,使进 入空间电场区的电子和空穴二者逆方向移 动。如从外部对PN结施加反向偏压(即P侧 加(),N侧加(+)以后,结处的空间电场(即 耗尽层内的自建电场)被加强,从而加快了 载流子的漂移速度。 点击此处结束放映 4合D
10 这里，在耗尽层之外形成的电流叫扩 散电流，扩散电流的运动速度比漂移电流 的运动速度慢得多，使频率特征变坏。 由于在PN结处存在着空间电场，使进 入空间电场区的电子和空穴二者逆方向移 动。 如从外部对PN结施加反向偏压(即P侧 加(-)，N侧加(+)以后，结处的空间电场(即 耗尽层内的自建电场)被加强，从而加快了 载流子的漂移速度