雪崩光電二極管(APD，avalanche photodiode)是有內(nèi)部增益的半導(dǎo)體結(jié)型檢測器，其響應(yīng)度性能超過pn型或PIN型檢測器。APD有內(nèi)部增益，與光電倍增管類似。但是，雪崩增益比PMT的增益要低得多，其值僅為數(shù)百或者更小。但無論怎樣，這樣的增益已經(jīng)使得APD的靈敏度比PIN二極管高得多。

　　雪崩電流放大可以通過以下方式獲得。一個光子在耗盡區(qū)被吸收，產(chǎn)生一個電子一空穴對。耗盡區(qū)強大的電場力加速這些電荷，使其獲得很大的動能。速度極快的電荷與電中性的原子發(fā)生碰撞時，其部分動能使得電子越過帶隙，從而產(chǎn)生新的電子一空穴對。一個加速的電荷能夠產(chǎn)生多個新的二次電荷，而二次電荷自身同樣也可能被加速，從而產(chǎn)生出更多的電子一空穴對，這就是雪崩放大的過程。

　　雪崩光電二極管與PIN二極管有很多不同之處。但所使用的材料是一樣的，因而其光譜響應(yīng)范圍是一致的。有一種叫做拉通型二極管的APD結(jié)構(gòu)。其中的礦和礦是兩個重?fù)诫s區(qū)，

　　其電阻很低，所以電壓很小，萬區(qū)為輕度摻雜，幾乎是本征型的，絕大部分光子在這個區(qū)域被吸收，產(chǎn)生電子-空穴對。光生電子向p區(qū)運動，這個區(qū)域的自由電荷已被大偏置電壓耗盡，從這個意義上說，p-n結(jié)的耗散區(qū)已經(jīng)被“拉通”到了π區(qū)。電壓降絕大部分落在p-n結(jié)上，由此產(chǎn)生的大電場力導(dǎo)致了雪崩增益。對于這種器件，增益是由電子產(chǎn)生的，在π層產(chǎn)生的空穴向礦電極漂移，但并不參與增益過程。這種初始增益僅僅為一種電載流子所提供的檢測器結(jié)構(gòu)有良好的噪聲性能。

　　與沒有內(nèi)部增益的PIN光電二極管類似，APD的響應(yīng)速度也受限于載流子的渡越時間和RC電路的時間常數(shù)。受限于渡越時間的雪崩光電二極管，其上升時間可低至十分之幾個納秒。采用硅材料和鍺材料，上升時間低于100 ps的雪崩光電二極管已經(jīng)得以實用化。

　　雪崩光電二極管在入射光功率從不到一個納瓦到幾個微瓦的范圍內(nèi)有很好的線性響應(yīng)特性。如果接收機的輸入功率超過l微瓦，就不再需要APD作為檢測器了。在這個功率等級上，PIN型光電二極管因其足夠的響應(yīng)度和足夠高的信噪比，完全可以勝任絕大多數(shù)的應(yīng)用。

　　雪崩光電二極管的增益與溫度有關(guān)，溫度升高通常會使增益降低。降低的原因在于高溫條件下粒子之間發(fā)生碰撞的平均自由程變小了;因而許多電載流子沒有機會獲得產(chǎn)生二次載流子所需要的高速度。如果APD接收機需要在一個較大溫度范圍內(nèi)工作，采用溫度穩(wěn)定或補償措施是必要的。

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