Фотодиоды с р-/-л-структурой
Расширение частотного диапазона фотодиода (IV) без снижения его чувствительности возможно в /?-/-и-структурах (рис. 6.7).
В р-і-п структуре /-область заключена между двумя областями противоположного типа электропроводимости и имеет удельное сопротивление в (10 6_____________________________________________ I О7) раз больше, чем со
Противление легированных областей п- и /»-типов. При достаточно больших обратных напряжениях сильное и почти однородное электрическое поле напряженностью Е распространяется на всю /'-область.
Ф
И/
-о о - + -
Рис. 6.8. Энергетическая диаграмма фотодиода с р-/-п-структурой |
Рис. 6.7. Фотодиод с р-і-п структурой
Поскольку эта область может быть сделана достаточно широкой, такая структура создает основу для получения быстродействующего и чувствительного приемника. Дырки и электроны, появившиеся в /'-области за счет поглощения излучения, быстро разделяются электрическим полем. Энергетическая диаграмма р-1-п-диода при обратном смещении представлена на рис. 6.8. Около 90% излучения поглощается непосредственно в /'-области.
Повышение быстродействия обусловлено тем, что процесс диффузии через базу, характерный для обычной структуры, в р-г-п- структуре заменяется дрейфом носителей через /-область в сильном электрическом поле (рис. 6.9).
Время дрейфа дырок /д , через /-область шириной И составляет
/др = Ыр = И/(црЕ), (6.29)
Где Е — напряженность электрического поля в /-области; цр — подвижность дырок; ур = хрЕ— 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.
П[С аАві |
РЧСаАІАв) |
В этом случае при И = 10 см по - 9 ,п19)с. Диапазон |
Лучим /др«(Ю...10 |
Частот для этого диода А/"« 10 Гц. Это быстродействующие кремневые фотодиоды. Отношение времени дрейфа /др носителей через /-область в фотодиоде с р-г-л-структурой к времени диффузии /Д„Ф через базу в р - «-фотодиоде можно представить в виде |
_ 2Фт И21(2 О ) С/, |
Обр |
М<ЦРЕ) И2 /(20 ) |
Диф |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ности » 0,7 А/Вт) и высокого быстродействия;
- возможность обеспечения высокой чувствительности в длинноволновой области спектра при увеличении ширины /-области;
- малая барьерная емкость;
- малые рабочие напряжения в фотодиодном режиме, что обеспечивает электрическую совместимость/»-/-«-фотодиодов с интегральными микросхемами.
К недостаткам /»-/-«-структуры следует отнести требование высокой чистоты /-базы и плохую технологическую совместимость с тонкими легированными слоями интегральных
Схем.
Таблица 6.1. Параметры отечественных фотодиодов с р-/-л-структурой
|
Продолжение табл. 6.1
|