АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Фотодиоды с р-i-n-структурой

Читайте также:
  1. Лавинные фотодиоды
  2. Фотодиоды
  3. Фотодиоды на основе р-n-перехода
  4. Фотодиоды с гетероструктурой
  5. Фотодиоды Шоттки

 

Расширение частотного диапазона фотодиода (W) без снижения его чувствительности воз­можно в p-i-n-структурах (рис. 4.15).

R
E
n
i
p
W
Ф
Рисунок 4.15. Фотодиод с p-i-n структурой

В p-i-n структуре i-область заключена между двумя областями противоположного ти­па электропроводимости и имеет удельное сопротивление в (106 ... 107) раз больше, чем со- противление легированных областей n- и р-типов. При достаточно больших обратных на­пряжениях сильное и почти однородное электрическое поле напряженностью Е распростра­няется на всю i-область.

Поскольку эта область может быть сде­лана достаточно широкой, такая структура создает основу для получения быстродейст­вующего и чувствительного приемника. Дырки и электроны, появившиеся в i-облас­ти за счет поглощения излучения, быстро разделяются электрическим полем. Энерге­тическая диаграмма р-i-n-диода при обрат­ном смещении представлена на рис. 4.16. Око­ло 90% излучения поглощается непосредственно в i-области.

n
p
i
Еф
Рисунок 4.16. Энергетическая диаграмма фотодиода с p-i-n структурой

Повышение быстродействия обусловлено тем, что процесс диффузии через базу, харак­терный для обычной структуры, в p-i-n­ структуре заменяется дрейфом носителей через i-область в сильном электрическом поле.

Время дрейфа дырок tдр через i-область шириной h составляет

(4.19)

где Е - напряженность электрического поля в i-области; - подвижность дырок; ­скорость дрейфа дырок в электрическом поле.

При напряженности электрического поля примерно 2·106 В/м достигается максимальная скорость дрейфа носителей v = (6 ... 8) 104 м/с. В этом случае при h = 10-2 см по­лучим tдр ~ (10-9 ... 10-19) с. Диапазон чaстот для этого диода ∆f 109 Гц. Это быстродействующие кремневые фото­диоды.

Отношение времени дрейфа tдр но­сителей через i-область в фотодиоде с p-i-n –структурой к времени диффузии tдиф через базу в р-n-фотодиоде можно представить в виде

(4.20)

где - тепловой потенциал; Dp - ко­эффициент диффузии дырок. Так как , следова­тельно, уже, начиная с Uобр = 0,1-0,2 В фотодиоды с р-i-n-структурой имеют преимущество в быстродействии.



Таким образом, фотодиоды с р-i-n­ структурой имеют следую­щие основные достоинства:

- сочетание высокой чувствитель­ности (на длине волны λ ~ 0,9 мкм практически достигнут тео­ретический предел чувствитель­ности Sф ~ 0,7 A/Вт) и высокого быстродействия;

- возможность обеспечения высокой чувствительности в длинноволновой области спек­тра при увеличении ширины i-области;

- малая барьерная емкость;

- малые рабочие напряжения в фотодиодном режиме, что обеспечивает электрическую совместимость р- i- n-фотодиодов с интегральными микросхемами.

К недостаткам р-j-п-структуры следует отнести требование высокой чистоты i-базы и плохую технологическую совместимость с тонкими легированными слоями интегральных схем.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.005 сек.)