ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

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. 6.7. 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*(СаАэ)
(6.30)
Где фт — тепловой потенциал; Ор — ко­эффициент диффузии дырок. Так как Ор/хг = кТ, Ц = фт, следова­тельно, уже, начиная с С/обр = 0,1 -0,2 В фотодиоды с р-/-«-структурой имеют преимущество в быстродействии. Таким образом, фотодиоды с/?-/-«- структурой (табл. 6.1) имеют следую­щие основные достоинства: - сочетание высокой чувствитель­ности (на длине волны X« 0,9 мкм практически достигнут тео­ретический предел чувствитель-
Рис. 6.9. Фотодиод с гетероструктурой: £л, — ширина запрещенной зоны первого И второго полупроводников; £„ — энергия дна зоны проводимости; Е, — энергия потолка валентной зоны; Е® — уровень Ферми

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.