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APD探测器的用途取决于许多性能指标。下面我们来了解下APD探测器的工作原理。
APD探测器材料:
理论上,在倍增区中可采用任何半导体材料:
硅材料适用于对可见光和近红外线的检测,且具有较低的倍增噪声(超额噪声)。
锗(Ge)材料可检测波长不超过1.7?m的红外线,但倍增噪声较大。
InGaAs材料可检测波长超过1.6?m的红外线,且倍增噪声低于锗材料。它一般用作异构(heterostructure)二极管的倍增区。该材料适用于高速光纤通信,商用产品的速度已达到10Gbit/s或更高。
氮化镓二极管可用于紫外线的检测。
HgCdTe二极管可检测红外线,波长高可达14?m,但需要冷却以降低暗电流。使用该二极管可获得非常低的超额噪声。
APD探测器工作原理:
当一个半导体二极管加上足够高的反向偏压时,在耗尽层内运动的载流子就可能因碰撞电离效应而获得雪崩倍增。人们初在研究半导体二极管的反向击穿机构时发现了这种现象。当载流子的雪崩增益非常高时,二极管进入雪崩击穿状态;在此以前,只要耗尽层中的电场足以引起碰撞电离,则通过耗尽层的载流子就会具有某个平均的雪崩倍增值。
碰撞电离效应也可以引起光生载流子的雪崩倍增,从而使半导体光电二极管具有内部的光电流增益。1953年,K.G.麦克凯和K.B.麦卡菲报道锗和硅的PN结在接近击穿时的光电流倍增现象。1955年,S.L.密勒指出在突变PN结中,载流子的倍增因子M随反向偏压V的变化可以近似用下列经验公式表示
M=1/[1-(V/VB)n]