詞語解釋
APD Avalanche Photo Diode 雪崩光電二極管
雪崩光電二極管(APD)是一種半導(dǎo)體光檢測器,其原理類似于光電倍增管。在加上一個較高的反向偏置電壓后(在硅材料中一般為100-200 V),利用電離碰撞(雪崩擊穿)效應(yīng),可在APD中獲得一個大約100的內(nèi)部電流增益。某些硅APD采用了不同于傳統(tǒng)APD的摻雜等技術(shù),允許加上更高的電壓(>1500 V)而不致?lián)舸瑥亩色@得更大的增益(>1000)。一般來說,反向電壓越高,增益就越大。APD倍增因子M的計算公式很多,一個常用的公式為
其中L是電子的空間電荷區(qū)的長度,而是電子和空穴的倍增系數(shù),該系數(shù)取決于場強、溫度、摻雜濃度等因素。由于APD的增益與反向偏置和溫度的關(guān)系很大,因此有必要對反向偏置電壓進行控制,以保持增益的穩(wěn)定。雪崩光電二極管的靈敏度高于其它半導(dǎo)體光電二極管。
為獲得更高的增益(105–106),某些APD可以工作在反向電壓超出擊穿電壓的區(qū)域。此時,必須對APD的信號電流加以限制并迅速將其清為零,為此可采用各種主動或被動的電流清零技術(shù)。這種高增益的工作方式稱為Geiger方式,它特別適用于對單個光子的檢測,只要暗計數(shù)率足夠低。
APD主要用于激光測距機和長距離光纖通信,此外也開始被用于正電子斷層攝影和粒子物理等領(lǐng)域 [1]。APD陣列也已被商業(yè)化。
APD的用途取決于許多性能指標(biāo)。主要的幾個性能指標(biāo)為量子效率(表示APD吸收入射光子并產(chǎn)生原始載流子的效率)和總漏電流(為暗電流、光電流與噪聲之和)。暗電噪聲包括串聯(lián)和并聯(lián)噪聲,其中串聯(lián)噪聲為散彈噪聲,它大致正比于APD的電容,而并聯(lián)噪聲則與APD的體暗電流和表面暗電流的波動有關(guān)。此外,還存在用噪聲系數(shù)F表示的超額噪聲,它是隨機的APD倍增過程中所固有的統(tǒng)計噪聲。
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