p-i-n-ФОТОДИОДЫ




P-i-n-ФОТОДИОДЫ - часть 2


1/kw Током термической генерации можно пренебречь. Тогда в соответствии  с  рис. 11.15, в скорость генерации электронно-дырочных  naр:

где Go определяется потоком падающих фотонов Фw=Iw/hw, коэффициентом оптического отражения Rw и площадью окна А как:

При этих условиях дрейфовый ток:

Плотность диффузионного тока Jдифф определяется через кон­центрацию неосновных носителей (в нашем случае — дырки в n-области) и их коэффициент диффузии Dp как

В свою очередь концентрация неосновных носителей (дырок) находится из одномерного диффузионного уравнения, которое в нашем случае имеет вид:

Здесь tр — время жизни неравновесных носителей, а рn0 — равно­весная концентрация дырок. Решая это уравнение с граничными условиями pn=pn0 при z®¥ и pn=0 при z=d, подставляя это решение в  находим

где Lp=(Dptp )1/2— диффузионная длина.

Полная плотность фототока получается как

Обычно второе слагаемое, содержащее pn, значительно меньше первого и полный фототок Jф пропорционален потоку фотонов Фw. Получаем выражение для квантовой эффективности

Для достижения высокой эффективности фотодиода необхо­димо выполнить kwd>>1. Однако при увеличении d будет расти время пролета носителей, которое равно времени их дрейфа через

i-область. Это приведет к уменьшению быстродействия диода. При высокочастотной модуляции интенсивности света появится разность фаз между потоком фотонов и фототоком. Разумный компромисс между быстродействием и квантовой эффективно­стью достигается при значении ширины области поглощения dt от 1/кw до 2/кw. В кремниевых p-i-n фотодиодах, предназначен­ных для приема излучения арсенид-галлиевого лазера (l= 0,85...0,92 мкм), это соответствует толщине обедненного слоя d=20...50 мкм. Те же диоды, предназначенные для приема излу­чения твердотельных неодимовых лазеров (l=1,06 мхм), должны иметь толщину i-слоя d= 500 мкм.

Предельная рабочая частота, ограниченная временем дрейфа носителей через i-область и соответствующая уменьшению фото­тока на 3 дБ по сравнению со стационарным значением, пример­но равна:




Содержание  Назад  Вперед