光电二极管的工作机理、类型以及材料

本文介绍了光电二极管的工作机理、类型以及材料。

光电二极管的主要作用是吸收入射光信号的光子，将它们转换回电平。能量大于半导体PN结构的带隙的所有人射光子可以在光电二极管结构中产生电子-空穴对。电子-空穴对被跨越PN结的强电场隔开，该强电场由偏置电压产生并且非常快速地朝向电极漂移。因此，产生的光电流被光接收器中的电路放大和处理。

两种光电二极管：PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。 PIN光电二极管内的检测机理是增加光子产生电子-空穴对的可能性。 APD，每个一次产生的电子都被强电场加速，这比通过碰撞电离作用产生几个二次电子-空穴对要快。这个过程本质上是随机的，像雪崩一样。 图：左边是PIN，右边是APD。

制造光电二极管主要有三种半导体材料: ①硅(Si),用于总带宽高达200nm，中心波长约为800nm的光电二极管； ②锗(Ge),用于总带宽高达400nm，中心波长约为1400nm的光电二极管; ③砷化铟镓(InGaAs),用于总带宽高达600nm，中心波长约为1500nm的光电二极管。