Wat is een PIN-fotodiod?

Wat is een PIN-fotodiode?

PIN-diode

Een PIN-fotodiode is een soort fotodetector die optische signalen kan omzetten in elektrische signalen. Deze technologie werd ontwikkeld aan het eind van de jaren vijftig. De diode bestaat uit drie verschillende regio's.

Het omvat een p-regio, een intrinsieke regio en een n-regio. De p-regio en n-regio zijn sterker gedopeerd vergeleken met die in standaard pn-diodes. Bovendien is de intrinsieke regio breder dan de ruimteladenregio van een normale pn-overgang.

De PIN-fotodiode werkt met een toegepaste omgekeerde voorspanning en wanneer deze omgekeerde voorspanning wordt toegepast, moet de ruimteladenregio de intrinsieke regio volledig bedekken. Elektron-gatparen worden in de ruimteladenregio gegenereerd door fotonabsorptie. De schakelsnelheid van de frequentierespons van de fotodiode is omgekeerd evenredig met de levensduur van de dragers.

De schakelsnelheid kan worden verbeterd door een korte levensduur van minderheidsdragers. In fotodetectietoepassingen waarbij de responssnelheid cruciaal is, moet de verrijkingregio zoveel mogelijk worden verbreed om de levensduur van minderheidsdragers te verminderen, waardoor de schakelsnelheid toeneemt. Dit kan worden bereikt door de intrinsieke regio in de PIN-fotodiode in te voeren, waardoor de breedte van de ruimteladenregio groter wordt. Het diagram van een normale PIN-fotodiode is hieronder weergegeven.

Een lawinefotodiode (niet te verwarren met een lawinediode) is een soort fotodetector die signalen kan omzetten in elektrische signalen. Pionierend onderzoekswerk voor de ontwikkeling van de lawinediode werd voornamelijk in de jaren zestig gedaan. De structuurconfiguratie van de lawinefotodiode is zeer vergelijkbaar met die van de PIN-fotodiode. Een PIN-fotodiode bestaat uit drie regio's-

• P-regio,

• Intrinsieke regio,

• N-regio.

Het verschil is dat de toegepaste omgekeerde voorspanning zeer groot is om impact-ionisatie te veroorzaken. Voor silicium als halbleidermateriaal heeft een diode tussen 100 en 200 volt nodig. Eerst worden elektron-gatparen gegenereerd door fotonabsorptie in de verrijkingregio. Deze extra elektron-gatparen worden gegenereerd door impact-ionisatie en worden snel weggeveegd uit de verrijkingregio, wat resulteert in zeer korte doorgangstijden.