Czym jest fotodioda PIN?

Co to jest fotodioda PIN?

Fotodioda PIN

Fotodioda PIN to rodzaj detektora światła, który może przekształcać sygnały optyczne w sygnały elektryczne. Ta technologia została opracowana pod koniec lat 50. Dioda składa się z trzech różnych regionów.

Obejmuje ona region p, region intrinsiczny i region n. Regiony p i n są bardziej domieszkowane niż w standardowych diodach pn. Dodatkowo, region intrinsiczny jest szerszy niż strefa ładunku przestrzennego normalnej spoiny pn.

Fotodioda PIN działa przy zastosowanym odwrotnym napięciu bariery i kiedy zastosowane jest odwrotne napięcie bariery, strefa ładunku przestrzennego musi całkowicie pokrywać region intrinsiczny. Pary elektron-dziura są generowane w strefie ładunku przestrzennego poprzez absorpcję fotonów. Prędkość przełączania częstotliwościowej odpowiedzi fotodiody jest odwrotnie proporcjonalna do czasu życia nośników ładunku.

Prędkość przełączania można zwiększyć poprzez krótki czas życia mniejszościowych nośników ładunku. W aplikacjach detektorów światła, gdzie prędkość odpowiedzi jest kluczowa, strefa wyczerpania powinna być jak najbardziej rozszerzona, aby zmniejszyć czas życia mniejszościowych nośników ładunku, co zwiększa prędkość przełączania. Można to osiągnąć w fotodiodzie PIN poprzez wprowadzenie regionu intrinsicznego, co powiększa szerokość strefy ładunku przestrzennego. Diagram normalnej fotodiody PIN przedstawiono poniżej.

Awalanżowa fotodioda (nie należy mylić jej z diodą awalansową) to rodzaj detektora światła, który może przekształcać sygnały w sygnały elektryczne. Pionierskie badania nad rozwijaniem diody awalanżowej były przede wszystkim prowadzone w latach 60. Konfiguracja strukturalna awalanżowej fotodiody jest bardzo podobna do fotodiody PIN. Fotodioda PIN składa się z trzech regionów-

• region p,

• region intrinsiczny,

• region n.

Różnica polega na tym, że zastosowane odwrotne napięcie bariery jest bardzo duże, aby spowodować jonizację przez uderzenie. Dla krzemu jako materiału półprzewodnikowego, dioda będzie potrzebowała od 100 do 200 voltów. Najpierw pary elektron-dziura są generowane przez absorpcję fotonów w strefie wyczerpania. Te dodatkowe pary elektron-dziura są generowane przez jonizację przez uderzenie i są szybko usuwane ze strefy wyczerpania, co powoduje bardzo krótkie czasy przejazdu.