Глава 5. фотодетекторы

5.4 pin-фотодиоды

Структура pin-фотодиода спроектирована так, чтобы избежать недостатков фотодиода pn-типа. Но все основные принципы регистрации сохраняются.

Рисунок 5.6 Принцип действия pin-фотодиода.

В i-слое свободные носители практически отсутствуют и силовые линии электрического поля начинающие с доноров в n-области без экранировки проходят через i-слой и заканчиваются на акцепторах p-области.

Ширина i-слоя составляет обычно 500-700мкм. В отличии же от i-зоны, легированные слои сделаны очень тонкими. Все вместе это сделано для того, чтобы все оптическое излучение поглощалось в i-слое и сокращалось время переноса зарядов из i – зоны в легированные области.

В результате падающие фотоны возбуждают ток во внешнем контуре более эффективно и с меньшим запаздыванием. Носители, образующие внутри обедненной зоны, мгновенно сдвигаются в сильном электрическом поле к соответственно p- и n- областям диода. Квантовая эффективность таких диодов обычно равна 80%. Для диодов сконструированных для применения в оптоволоконных линиях емкость перехода равна 0,2 pF, при рабочей поверхности диода 200 mm.

Рисунок 5.7 pin-фотодиод SHF 202

Итак, основное преимущество pin-фотодиода заключается в высоких скоростях переключения, так как поглощение излучения происходит в i-слое, где за счет дрейфового переноса высокие скорости для носителей заряда.

Другим преимуществом является высокая квантовая эффективность, поскольку толщина i-слоя обычно больше обратного коэффициента поглощения и все фотоны поглощаются в i-слое.