雪崩二极管与光电三极管

光电二极管灵敏度有限人们希望在不适用外部放大电路的条件下通过改造器件本身来提高灵敏度雪崩光电二极管是利用二极管在高的反向偏压下发生雪崩倍增效应而制成的光电探测器。PP（N）N这种器件有电流内增益，一般硅或锗雪崩光电二极管电流内增益可达102--103，灵敏度高，响应速度快，在超高频的调制光照射下仍有很显著的增益。光电流增益的大小用倍增因子G表示，G随反向偏压V的变化可用下面的经验公式近似表示11()nBGUU其中UB为击穿电压•雪崩过程伴有一定噪声1/21/20)(2)niGqIfG（局部击穿问题•由于材料本身总局有一定的缺陷，这就会引起PN结上各区域电场分布不均匀，局部高电场处首先击穿，使漏电流增大，从而使噪声增大。基于以上两个问题，工作偏压选择必须适当。偏压太小，雪崩增强作用不明显，增益不大；而偏压过高，则噪声增大，甚至击穿烧毁。由于雪崩光电二极管具有较高的灵敏度以及频率响应，常用于微弱光的探测、光纤通信和激光测距等系统中。cbeNPVo发射极集电极基极发射极集电极•光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。•光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。•制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型。•光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。•但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。•所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。•光敏场效应晶体管•光敏晶闸管异质结光电二极管异质结是由两种不同的半导体材料形成的p-n结。p-n结两边是不同的基质材料，两边的禁带宽度不同。通常以禁带宽度大的一边作为光照面，能量大于宽禁带的光子被宽禁带材料吸收，产生电子—空穴对，如果光照面材料的厚度大于载流子的扩散长度，则光生载流子达不到结区，因而对光电信号无贡献。而能量小于宽禁带的长波光子都能顺利到达结区。被窄禁带材料吸收，产生光电信号。所以，异质结的宽禁带材料具有滤波作用，即把λ≤hc/Egm的短波光滤掉。一般异质结探测器的量子效率高、背景噪声较低、信号比较均匀、高频响应好。异质结光电二极管有Si-PbS，CdS-PbS，Pb1-xSxSb-Pbs，Pb1-xSnxTe-PbTe…等。肖特基(Schottky)势垒光电探测器•这是一种由金属和半导体接触所制成的光电二极管，所以这种光电二极管也称为金属半导体光电二极管。•当金属和n型半导体接触时，由于金属的费米能级比半导体的费米能级低，n型半导体内的电子便向金属内移动．结果金属一侧带负电。半导体一侧带正电，形成内电场。由于内电场的存在，它将阻止n型半导中的电子继续移向金属．直至建立起稳定的内部电场，即障层。•由于障层偏压在半导体一边，光束可透过金属直接进入障层激发光生载流子，而减少了同质结中结前光生载流子扩散时间，也减少了扩散过程中载流子的复合损失，因此这种器件具有响应时间短、量子效率高的特点。但入射光需通过金属，光能将有部分损失。光磁电效应•放在磁场内的均匀半导体材料受到光照射（如图示）时，洛伦兹力把扩散电子和空穴偏转到相反方向，导致电子和空穴在垂直于光照方向和磁场方向的半导体的两端面分别积累，产生光磁电电场，对应的电动势被称为光磁电电动势。•利用这种现象制成的期间叫做光磁电探测器（PME)四象限探测器在光电检测中为了准直和跟踪的需要，设计了四象限探测器，它由四个性能完全相同的光电二极管按直角坐标要求排列成四个象限，按四个象限电压来取误差信号，以判别光板位置或光束方向。14231234()()xUUUUUUUUU12341234()()yUUUUUUUUU探测器之间的间隔称为“死区”，一般很窄，应以不产生信号间串扰为限，太宽将会使小光斑落在其中而无法判别。