技术原理-光电二极管的类型介绍

更新时间:2024-04-12      点击次数:230

前言

RF Wireless World是一家专注无线通信领域的技术资讯和教育网站。它提供关于微波、无线通信以及相关技术领域的文章、教程、新闻和资源。根据RF Wireless World的分类,光电二极管大致可分为以下四种类型:PIN型、雪崩型、p-n型和肖特基二极管。


PIN二极管(PIN diode)

PIN二极管也称为相移键控二极管,与常规的p-n结二极管不同之处在于它包含一个本征层。在常规的p-n结二极管中,一个低掺杂的本征层被插入到由P型半导体材料制成的P层和由N型半导体材料制成的N层之间,其纯度接近于本征半导体。如果本征层的材料是低掺杂的P型半导体,则该二极管被称为π型PIN二极管;如果本征层的材料是低掺杂的N型半导体,则该二极管被称为ν型PIN二极管。在PIN二极管中,P层和N层通常由高度掺杂的半导体材料制成。由于存在本征层,PIN二极管通常具有比常规二极管更宽的耗尽区域、更高的结电阻和更低的结电容。


雪崩光电二极管(Avalanche photodiode)

雪崩光电二极管是一种半导体光检测器,其工作原理类似于光倍增管。当施加较高的反向偏置(通常对硅材料为100-200V)时,APD能够通过冲击电离(雪崩击穿)效应实现约100倍的内部电流增益。一些硅制APD采用与传统APD不同的掺杂技术,允许施加更高的电压(>1500V)而不会击穿,从而实现更大的增益(>1000)。一般来说,反向电压越高,增益越大。APD主要用于激光测距仪和远距离光纤通信。此外,它们还开始在正电子发射断层摄影术和粒子物理学等领域使用。


p-n型光电二极管(p-n type photodiode)

当我们将P型半导体与N型半导体结合时,我们形成了所谓的p-n结二极管。在这种情况下,P型材料中的空穴和N型材料中的电子将在结附近结合,导致该区域失去载流子,从而形成所谓的耗尽区或空间电荷区。我们可能直觉地认为,N型半导体中的电子将继续与P型半导体中的空穴在结处结合,直到所有电子和空穴被耗尽。然而,实际上,由于一些电子的丧失,接近结的N型半导体变得带有正电荷,而由于一些空穴的丧失,P型半导体变得带有负电荷。这些正离子和负离子在结处积累,阻止了进一步的电子和空穴的结合(正离子排斥空穴,负离子排斥电子),最终达到平衡状态。


肖特基二极管(Schottky diode)

肖特基二极管的特点是其PN结由金属与半导体材料的接触形成,而不是传统的PN结。这种金属-半导体接触被称为肖特基势垒。与常规的PN结二极管相比,肖特基二极管具有一些特别的特性:


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