Aceste deficiențe ale fotodiodei bazate pe joncțiunea p-n sunt eliminate în cadrul fotografie-
diode, unde între p- și n-regiunile există un strat i cu conductivitate intrinsecă -
Stu. Grosimea acestui strat este aleasă suficient de mare W >> L p astfel încât
absorbția de lumină a apărut în această zonă. Deoarece în transportatorii liberi ai stratului i
Nu există telescoape, cu părtinire inversă a joncțiunii p-n, toate tensiunile aplicate
va cădea pe stratul i. Suporturile fotogenerate din stratul i se vor separa -
într-un câmp electric puternic și răspunsul foto al acestor diode va fi rapid. Figura 11.11 prezintă o diagramă de construcție și energie care ilustrează funcționarea fotodiodelor p-i-n.
Fig. 11.11. Principiul de funcționare a fotodiodei p-i-n:
a - secțiunea transversală a diodei; b - diagrama benzilor în condiții de polarizare inversă; c este distribuția intensității radiației
Structura pin-fotodiodă este proiectată pentru a evita dezavantajele unei fotodiode de tip pn. Dar toate principiile de bază ale înregistrării sunt păstrate.
Figura 5.5 Construcția unei fotodioduri cu pin.
Introducerea unui strat de semiconductor intrinsec între straturile p și n ale unui semiconductor de impurități face posibilă creșterea substanțială a dimensiunii regiunii de încărcare spațială.
Figura 5.6 Principiul fotodiodului pin.
I-strat al purtătorilor liberi este practic absentă, iar liniile de câmp electric începând cu n-donatori din domeniu, fără a trece prin stratul de ecranare și i-end la acceptorii p-regiune.
Lățimea stratului i este de obicei 500-700 pm. Spre deosebire de zona i, straturile dopate sunt foarte subțiri. Împreună, acest lucru se face astfel încât toate radiațiile optice să fie absorbite în stratul i, iar timpul de transfer al încărcăturii de la zona i la regiunile dopate este redus.
Ca urmare, fotonii incidentului excită curentul în circuitul exterior mai eficient și cu o întârziere mai mică. Purtătorii care se formează în interiorul zonei de epuizare se deplasează instantaneu într-un câmp electric puternic către regiunile p și n ale diodei. Eficiența cuantică a acestor diode este de obicei 80%. Pentru diode concepute pentru a fi utilizate în linii de fibră optică, capacitatea de joncțiune este de 0,2 pF, cu o suprafață de lucru de diodă de 200 mm.
Așadar, principalul avantaj al unei fotodioduri pin este vitezele sale mari de comutare, deoarece absorbția radiației are loc în stratul i, unde, datorită deviației, viteze mari pentru purtători de sarcină.
Un alt avantaj este eficiența cuantică ridicată, deoarece grosimea stratului i este de obicei mai mare decât coeficientul de absorbție invers și toți fotonii sunt absorbiți în stratul i.
Utilizarea heterojuncțiilor pentru fotodiodele de tip pin evită absorbția luminii în baza fotodiodă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: