2015第11课 第8章 半导体探测器.ppt

(3) 响应时间 影响探测器的响应时间的因素有三个： 耗尽层中光生载流子的渡越时间 耗尽层外光生载流子的扩散时间 光电探测器及有关电路的寄生电容引起的RC时间常数。 耗尽层中载流子的渡越时间为： W和vd分别为耗尽层厚度和载流子的漂移速度。 td在决定探测器的响应速度中起主导作用。例如光电二极管中，耗尽层厚10?m，电场强度约2?104V/cm时，电子和空穴的极限速度分别可达8.6?106cm/s和4.4?106cm/s。因此，响应时间的极限为0.1ns. 扩散过程比漂移过程慢许多。 为了获得高的量子效率，耗尽层的宽度必须比穿透深度（即吸收系数的倒数1/?）大得多，以便吸收大部分光线。 A large di reduces the RC time constant of the device by reducing Ci, but it increases the transit time τtr The transit time can be optimized with a chosen W. Because Ci can be reduced by reducing the device area, a p–i–n photodiode normally has an intrinsic region that has a thickness chosen to optimize the quantum efficiency and the transit time. For a high-speed p–i–n photodiode, the device area is made small enough that the RC time constant is not a limiting factor of its frequency response. （1）量子效率和响应速率 量子效率是能量为的每一个入射率光子所能产生的电子空穴的数量。 所谓响应度，指的是光生电流同入射光功率之比： 该式表明响应度同量子效率成正比，即能量h?一定时，R随着?线性增加。 Ec Ev hvEgn 的入射光子可以透过宽禁带的n型层而主要在禁带较窄的 p型层中被吸收，宽禁带材料对HvEgn 的光起一个窗口作用。 A large-gap homogeneous region, which can be either the top p+ region or the substrate n region, serves as a Window for the optical signal to enter. The small bandgap of the active region determines the threshold wavelength, λth, of the detector on the long-wavelength side, The large bandgap of the homogeneous window region sets a cutoff wavelength, λc, on the short-wavelength side. 8.5 异质结的窗口效应 8.6 异质结中的光电流 电流包括4部分： （1）耗尽层中的光生电子流，（2）耗尽层中的光生空穴流； （3） p型层中的扩散流 （4）n型层中的扩散流 Long l Medium l Short l P-n junction Drift Diffusion Absorption EHP Current x1 d1 d2 x2 p 耗尽层 N 耗尽层 12 电流包括4部分： （1）耗尽层中的光生电子流，（2）耗尽层中的光生空穴流； （3） p型层中的扩散流 （4）n型层中的扩散流 x1 d1 d2 x2 0 1 透过d2区域 2 在x1区域吸收 3 内建场作用下的漂移 x1 d1 d2 x2 边界条件： x=x1: Dn=0 (到达空间电荷区边界立刻被电场拉走。） X-∞, Dn=0 窄带区对电流的总贡献： x2 d2 21 d1 x1 x2 d2 宽带区的空穴产生率： 宽带N区中空间电荷区里产生的空穴对光电流的贡献： 边界条件： X=d2-x2: Dp=0 (到达空间电荷区边界立刻被电场拉走。） S 为表面复合速度，流向表面的扩散