揭秘雪崩光電二極體【結構、原理、特性、區別PIN 光電二極體】

雪崩光電二極體是由日本工程師“Jun-ichi Nishizawa”於 1952 年設計的。雪崩光電二極體是一種非常靈敏的半導體探測器，它利用光電效應將光轉化為電。

在光纖通訊系統中，使用雪崩光電二極體等單個元件將光轉換為電訊號。在雪崩過程中，電荷載流子是透過碰撞產生的。光粒子狀光子會產生許多電子，進而產生電流。

什麼是雪崩光電二極體？

與其他二極體相比，使用雪崩方法提供額外效能的二極體稱為雪崩光電二極體。

雪崩光電二極體將光訊號變為電訊號，可以在高反向偏壓下工作。雪崩光電二極體的符號是類似齊納二極體。

雪崩光電二極體結構

PIN 光電二極體和雪崩光電二極體的結構相似，包括兩個重摻雜區和兩個輕摻雜區，重摻雜區域是 P+ 和 N+，而輕摻雜區域是 I和P。

在本徵區中，與 PIN 光電二極體相比，雪崩光電二極體的耗盡層寬度相當薄。此處，p+ 區的作用類似陽極，而 n+ 區的作用類似陰極。

與其他光電二極體相比，雪崩光電二極體在高反向偏置條件下工作。因此，透過光撞擊或光子形成的電荷載流子使雪崩倍增。雪崩作用可使光電二極體的增益提高數倍，以提供高靈敏度範圍。

工作準則

雪崩擊穿主要發生在光電二極體承受最大反向電壓時，該電壓增強了耗盡層之外的電場。當入射光穿透 p+ 區域時，它會在電阻極大的 p 區域內被吸收，然後生成電子-空穴對。

只要存在高電場，電荷載流子包括其飽和速度就會漂移到 pn+ 區域。當速度最高時，載流子將透過其他原子碰撞併產生新的電子-空穴對，巨大的電荷載流子對將導致高光電流。

雪崩光電二極體操作

雪崩光電二極體操作可以完全在耗盡模式下完成。但是，除了線性雪崩模式之外，它們還可以在蓋革模式下工作。在這種工作模式下，光電二極體可以在上述擊穿電壓下工作。目前正在推出另一種模式，即“亞蓋革模式”。

光纖通訊中的雪崩光電二極體

在光纖通訊 （OFC） 系統中，雪崩光電二極體通常用於弱訊號的識別，但電路需要進行足夠的最佳化以實現高信噪比 （S/N）。這裡，SNR 是為了獲得完美的信噪比，量子效率應該很高，因為這個值幾乎是最大值，所以大部分訊號都被注意到了。

雪崩光電二極體特性

雪崩光電二極體是高度靈敏、基於高速的二極體，它透過施加反向電壓來工作的內部增益方法。與 PIN 型光電二極體相比，這些二極體測量低範圍光，因此用於需要高靈敏度不同的應用中，如光距離測量和遠距離光通訊。