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雪崩光电二极管(APD):高效光电转换与放大的前沿技术

雪崩光电二极管——高灵敏光电检测的重要选择

雪崩光电二极管(APD)是利用雪崩效应放大光信号的光电二极管,它具有高灵敏度、低噪声、快速响应等特点,在光检测领域中有着广泛的应用前景。

什么是雪崩光电二极管

APD属于光电检测器的一种,它可以检测入射的光信号,并通过雪崩增益效应放大转换为电信号输出。与传统光电二极管相比,APD可以提供更高的增益与灵敏度。

雪崩光电二极管的工作原理

在APD中,入射光信号打在光敏面上会产生光生载流子,这些载流子会在强电场作用下加速,并与晶体结构中的其他载流子发生碰撞,每次碰撞都会产生更多载流子,形成雪崩式的放大效应,最终转化为放大后的电信号输出。

雪崩光电二极管的重要应用

由于其高灵敏度、低噪声和快速响应等特性,APD在光通信、激光雷达和其他传感技术中有广泛应用,例如,在自动驾驶汽车中, APD用于改善汽车的光通信系统和激光雷达系统的精度和可靠性。

作为光电子器件,随着材料科学和器件工艺的发展,APD在各种尖端技术与应用中具有巨大的潜力。

图1. 雪崩光电二极管(APD)的图片。(来源:ams Technologies)

图2. APD的结构图。典型的APD与PIN光电二极管有相似的结构,由两个高掺杂(p+ 和 n+)区域和两个低掺杂(I区或本征区和P区)区域组成。与PIN光电二极管相比,APD的本征区耗尽层的宽度相对较薄。p+区域起阳极作用,而n+区域起阴极作用。反向偏压电场主要加在pn+结上。

图3. APD的工作原理图。应用反向偏压,p+区域连接负极,n+区域连接正极。本征区吸收光子产生的电子空穴对在电场作用下向高场的pn+结运动,在此发生雪崩增益效应。

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