p-i-n光电二极管

​因为PD的主要有源区是势垒区，所以展宽势垒区即可提高灵敏度。p-i-n结光电二极管实际上也就是人为地把p-n结的势垒区宽度加以扩展，即采用较宽的本征半导体(i)层来取代势垒区，而成为了p-i-n结。

p-i-n结光电二极管的有效作用区主要就是存在有电场的i型层(势垒区)，则产生光生载流子的有效区域增大了，扩散的影响减弱了，并且结电容也大大减小了，所以其光检测的灵敏度和响应速度都得到了很大的提高。

p-i-n结光电二极管中i型层的厚度d是一个重要的结构参量，从提高响应速度和灵敏度来看，要求d应该大一些;但是若d过大，则光生载流子在i层中漂移(速度为vd)的时间(d / vd)将增长，这反而不利，因此可根据d / vd = 调制信号周期T的一半来选取，即有d = vd T / 2。

另外，为了减小表面半导体层对光的吸收作用，应该采用禁带宽度较大的窗口材料(例如在GaInAs体系中采用InP作为光照区，见图示)。

(3)p-i-n雪崩倍增光电二极管:

在 p-i-n结光电二极管的基础上，如果再加上较大的反向电压(达到雪崩击穿的程度)，则还可把较少数量的光生载流子通过倍增效应而增加，即放大吸收光的信号，这可进一步增大光检测的灵敏度，同时较大反向电压的作用也可进一步提高其响应速度。这就是雪崩光电二极管(APD)。现在APD已经是光通信技术中用来接收微弱光信号的一种基本器件。

p-i-n光电二极管, p-i-n Photo-Diode (pin-PD):

这是一种灵敏度比一般p-n结光(电)二极管(PD)要高的光检测二极管，它是针对一般PD的不足、在结构上加以改进而得到的一种光电二极管。

光电二极管" 英文通常称为 Photo-Diode

那么，它是怎样把光信号转换成电信号的呢？大家知道，普通二极管在反向电压作用在处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接 收入射光。光电二极管是在反向电压作用在工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。

英文缩写:APD(Avalanche Photo Diode)

中文译名:雪崩光电二极管

分类:电信设备

解释:光探测领域中使用的光伏探测器元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生"雪崩"(即光电流成倍地激增)的现象，因此这种二极管被称为"雪崩光电二极管"。

工作原理:碰撞电离和雪崩倍增

一般光电二极管的反偏压在几十伏以下，而APD的反偏压一般在几百伏量级，接近于反向击穿电压。 当APD在高反偏压下工作，势垒区中的电场很强，电子和空穴在势垒区中作漂移运动时得到很大的动能。

它们与势垒区中的晶格原子碰撞产生电离，激发产生的二次电子与空穴在电场下得到加速又碰撞产生新的电子-空穴对，如此继续，形成雪崩倍增效应?。

特点:

(1)提高了光电二极管的灵敏度(具有内部增益102~104)。

(2)响应速度特别快，频带带宽可达100GHz，是目前响应速度最快的一种光电二极管。

常见结构: 图(a)在P型硅基片上扩散杂质浓度大的N+层，制成P型N结构;

图(b)在N型硅基片上扩散杂质浓度大的P+层，制成N型P结构;

图(c)所示为PIN型雪崩光电二极管。

光电二极管用于光纤通信、激光测距、自动控制等。发展最快的是光纤通信用 光电二极管，0.8~0.9微米波段的光电二极管已能满足实用要求。