本文主要是關于雪崩光電二極管的應用介紹，淺談了它在電路中的作用，并詳細介紹分析了雪崩二極管的工作曲線。

雪崩二極管

雪崩光電二極管 (semiconductor avalanche photodiode )是具有內部光電流增益的半導體光電子器件，又稱固態(tài)光電倍增管。它應用光生載流子在二極管耗盡層內的碰撞電離效應而獲得光電流的雪崩倍增。這種器件具有小型、靈敏、快速等優(yōu)點，適用于以微弱光信號的探測和接收，在光纖通信、激光測距和其他光電轉換數據處理等系統(tǒng)中應用較廣。

　　PN結有單向導電性，正向電阻小，反向電阻很大。

　　當反向電壓增大到一定數值時，反向電流突然增加。就是反向電擊穿。它分雪崩擊穿和齊納擊穿（隧道擊穿）。

　　雪崩擊穿是PN結反向電壓增大到一數值時，載流子倍增就像雪崩一樣，增加得多而快。

　　利用這個特性制作的二極管就是雪崩二極管

　　雪崩擊穿是在電場作用下，載流子能量增大，不斷與晶體原子相碰，使共價鍵中的電子激發(fā)形成自由電子-空穴對。新產生的載流子又通過碰撞產生自由電子-空穴對，這就是倍增效應。1生2，2生4，像雪崩一樣增加載流子。

　　齊納擊穿完全不同，在高的反向電壓下，PN結中存在強電場，它能夠直接破壞共價鍵將束縛電子分離來形成電子-空穴對，形成大的反向電流。齊納擊穿需要的電場強度很大！只有在雜質濃度特別大的PN結才做得到。（雜質大電荷密度就大）

　　一般的二極管摻雜濃度沒這么高，它們的電擊穿都是雪崩擊穿。齊納擊穿大多出現(xiàn)在特殊的二極管中，就是穩(wěn)壓二極管

　　它是在外加電壓作用下可以產生高頻振蕩的晶體管。產生高頻振蕩的工作原理是：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間，所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時間，若適當地控制渡越時間，那么，在電流和電壓關系上就會出現(xiàn)負阻效應，從而產生高頻振蕩。它常被應用于微波領域的振蕩電路中。

應用特性

雪崩光電二極管電路圖

雪崩二極管的工作曲線分析

圖3給出暗電流特性，實線為模擬結果，“*”為其他文獻報道的實驗結果，圖中可見二者符合較好。對于小的

偏壓，暗電流以擴散電流和寄生漏電流為主，對大的偏壓，暗電流表現(xiàn)為隧穿電流)該器件的擊穿電壓為80.5 V。 

圖4給出脈沖響應特性。輸入信號寬度為10ps峰值功率1mW的Gauss形脈沖，偏壓為50V，取樣電阻為5 0 SZ，光由P區(qū)人射。由圖可見，模擬結果與實驗結果比較符合。這個器件本身的電容比較小，寄生電容對波形的影響比較大。圖中給出1sCpF?和1.5pF兩條模擬曲線，對應的半峰全寬（FWHM）分別為150 ps和175 ps，其他文獻給出的結果為140ps.由以上比較結果可見，這里給出的PIN-APD電路模型能比較好的預測器件的性能.此外，這里還給出了對這個器件的其它模擬結果。見圖5--7.圖5給出對應不同光功率的光電流曲線。在很大的偏壓范圍內，曲線都比較平坦，只有在接近擊穿電壓時，光電流才隨偏壓的提高而增大，這主要是隧穿電流造成的。圖6給出1W?輸入光功率情況下的量子效率隨偏壓的變化關系。這里量子效率定義為光生電子一空穴對數與人射光子數之比。當偏壓小于55 V時，量子效率基本保持為40%，隨偏壓升高，量子效率迅速增大，對應80 V的量子效率為9.457%，圖7給出不同偏壓下的脈沖響應，條件

同圖4。由圖可見，隨偏壓的增大，響應幅度增大,FWHM增大，這是由于雪崩效應造成的。當偏壓接近擊穿電壓時，該器件已不能響應這樣短的脈沖。