Время отклика фотодиода
Время отклика фотодиода может быть получено из решения динамических уравнений (11.3) и (11.4). Хотя расчет сам по себе достаточно утомителен, о его результате достаточно легко догадаться. В полный временной отклик фотодиода дают вклад 3 постоянные времени, каждая из которых обусловлена особым физическим эффектом:
100 120 140 160 180 200
|
О П |
|
109 |
|
О. О Х Ю О |
Рабочая температура (К)
• Постоянная времени из-за диффузионного тока. Ясно, что эта постоянная есть ничто иное как время жизни носителей т. Она изменяется в диапазоне от 10-4 с в кремнии до 10"8 с в ваАз (это соответствует ширине полосы, изменяющейся от 10 кГц до 100 МГц). Во многих случаях (например, в телекоммуникационных применениях) такая величина постоянной времени является неприемлемой.
• 
Емкостная постоянная времени. Область пространственного заряда приводит к емкости С,, определяемой (10.17):
(11.51)
Напоминаем, что е = е0ег есть проницаемость среды, Уь. — встроенный потенциал (Уы = У0 = фв — (Ес — ЕГ) для перехода Шотки, как это иллюстрируется рис. 10.2 или как это определяется (10.25) в случае р-п-перехода, VtCYb толщина области обеднения, а Л^-уровень легирования. В режиме быстрого функционирования эта емкость, включенная последовательно с согласованной цепью с импедансом Я = 50 Ом, приводит к верхней границе частоты, определяемой 1/2пКС.
|
|
|
0 W |
° область пространственного заряда
Рис. 11.13. Функционирование р—/—я-перехода.
• Она обладает малой емкостью Cd = Ae/Wn, таким образом, увеличенной частотой отсечки.
• Вклад диффузионного тока Jm пренебрежимо мал (aW» 1 в (11.40)) так же, как и влияние постоянной времени г на время отклика диода. Динамические характеристики прибора в этом случае определяются генерационным током в SCR.
Пример--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Для типичного приемника излучения с площадью фоточувствительной поверхности 0,01 мм2 на основе материала, легированного до концентрации 1014 см-3 и при потенциале V= 100 В, мы находим ширину SCR W= 36 мкм. Если нас устраивает ширина собственной области 10 мкм, то мы приходим к емкости 0,1 пФ. При последовательном соединении с цепью, имеющей импеданс 50 Ом, приемник излучения будет обладать частотой отсечки 1/2пЯС или 30 ГГц. В этом случае средняя напряженность электрического поля составит 102 В/10 мкм или 105 В см-1. Это приведет к времени переноса в 10 мкм на 107 см с-1 или 100 пс, при этом частота отсечки составит 10 ГГц.
