的光电二极管的截止频率
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R-<M >竺 by
(3.15)
wenku.baidu.com
3.2.4A PD的线性饱和
AP D 的线 性工作范围没有 PIN宽,适合检测徽弱光信号,当光功率达到几微瓦以
上时,就产生饱和现象。
4光接收机前置放大电路
光接 收机前置放大电路的设计有两个主要要求:一,低噪声;二,具有合适的带宽。
简化计算,把其概率密度分布近似为高斯分布。散弹噪声是由于带电粒子产生和运动的
随机性导致电流波动引起的。它是一种具有均匀频谱的白噪声,其功率谱密度与平均电
流强度 IP成正比
d< di,f ( t) >· 2q[,
(3.乃
在带 宽 B .内的量子噪声为
《i, (t) >一2 g7, B; (3 .8)
兰州大学研究生学位论文
的光电二极管的截止频率 (本征响应带宽或所能检测到的信号带宽)为
0.4 4
九 二二 二止 二
丁0
目前,InGaAs-PIN的带宽可达 20GHz.
(3.6)
③ 对 PIN来说光生载流子的扩散时间对响应时间影响很小
M- l Iyp o (3 .10 )
式中Ip是APD的平均初级光生电流;IPO是APD平均输出电流。 3.2.2A PD的噪声特性
AP D 的噪 声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声、负载电阻的热噪声和倍增噪 声。倍增噪声是APD中的主要噪声。APD倍增因子是一个统计平均的概念,它是一个复 杂的随机函数,表示为《M>,因此
AP D 利用 载流子在高场区的碰撞电离形成雪崩倍增效应,使检测灵敏度大大提高。
APD 的雪崩增益随偏压的提高而增大,但偏压的增大导致其引入的噪声加大,因此应选
兰州大学研究生学位论文
择合适的偏压120,21。其常用技术指标有:
3.2.1A PD的雪崩倍增因子
AP D 的雪 崩倍增因子 M定义为
<is (j) >· "Y( ID <M > 2F +I L)B . ( 3. 1 3)
APD的量子噪声为
《;; (r) , 2gl r< M >2 FB , ( 3.1 4 ) 3.2.3A PD的响应度和量子效率
一般 将 暗 电流和漏电流的散弹噪声合称为暗电流噪声,暗电流噪声的均方值可表为:
<ib (t) >- 2q( 'D + I L )B . (3 . 9)
其中:ID和 Ii.分别为暗电流和漏电流的平均值。
3.2A PD半导体光电检测器的主要特性
表面 汤 电 流是由于器件表面物理特性不完善和加有偏置电压引起的,它可以通过合
理的设计,良好的结构和严格的工艺来降低。
3.1.7噪声特性
光 电二 极 管 的 噪声包括量子嗓声、暗电流噪声、漏电流嗓声和负载电阻的热噪声, 除负载电阻的热噪声外,其它都为散弹嗓声。散弹嗓声的概率密度分布为泊松分布,为
M -< M > (3 .1 1)
由于 倍 增 噪声的存在,在倍增过程中,信号功率被放大<M>2倍的同时,初级光生电 流的散弹噪声被放大了<M>2F 倍。F称为过剩噪声因子。通常F可表示为
F一 M x ( 3 .1 2) 其中:x称为过剩噪声指数,可以用它反映不同材料的APD的过剩噪声大小。对于 Si:x 值为0.3到0.5;G e:x 为0.6到1.0;In GaAsP:x 为0.5到0.7.在APD中,漏电梳 IL不被 倍增,而暗电流ID则随初级光电流倍增。IL和 In的散弹噪声为
3.1.5线性饱和
线性 饱 和 是指光电二极管有一定的功率检测范围,当入射光功率强时,光生电流和 光功率将不成正比,产生非线性失真。PIN 当入射光功率低于毫瓦量级时不会发生饱和.
3.1.6暗电流及表面漏电流
无光 照 时 ,PIN 作为一种 PN结器件,在反向偏压下也有反向电流流过,此电流即为
暗电流 。