第四章 光源和光电检测器
o 4.1 半导体的能带理论
o 4.2 PN结的能带结构
o 4.3 同质结和异质结
o 4.4 发光二极管的工作原理
o 4.5 半导体激光器的工作原理
o 4.6 LD的工作特性
o 4.7 光电检测器的工作原理和主要要求
o 4.8 PIN和 APD的工作原理
o 4.9光电检测器的工作特性
4.1 半导体的能带理论
o 1,晶体的能带
o 晶体的能谱在原子能级的基础上按共
有化运动的不同而分裂成若干组 。 每组
中能级彼此靠得很近, 组成有一定宽度
的带, 称为能带 。
o 锗, 硅和 CaAs等都是共价晶体 。 形成共
价键的价电子所占据的能带称为价带 。
o 价带下面的能带是被电子占满了, 称为
满带 。
o 价带上面的能带称为导带 。
o 价带和导带, 价带和满带之间的宽度,
不能被电子占据因此称为禁带 。
o 原子的电离以及电子与空穴的复合发光
等过程, 主要发生在价带和导带之间 。
2、费米－狄拉克统计
o 电子是费米子 (自旋量子数为 1/2),符合
泡里不相容原理 。 电子在各能级中的分
布, 服从费米－狄拉克统计 。
o 费米能级不是一个可以被电子占据的实
在的能级, 它是反映电子在各能级中分
布情况的 参量, 具有能级的量纲 。
3,各种半导体中电子的统计分布
o 根据费米分布规律, 可以画出各种半导
体中电子的统计分布 。 如图 4-1-4所示
4.2 PN结的能带结构
1,PN结的形成
o 当 P型半导体和 N型半导体形成 PN结时, 载流子
的浓度差引起扩散运动, P区的空穴向 N区扩散,
剩下带负电的电离受主, 从而在靠近 PN结界面
的区域形成一个带负电的区域 。 同样, N区的
电子向 P区扩散, 剩下带正电的电离施主, 从
而造成一个带正电的区域 。 载流子扩散运动的
结果形成了一个空间电荷区, 称为 PN结 。
PN结具有单向导电性
o 当 PN结加上正向电压时, 外加电压的电场方向
消弱了自建场, P区的空穴通过 PN结流向 N区,
N区的电子也流向 P区, 形成正向电流 。 由于 P
区的空穴和 N区的电子都很多, 所以这股正向
电流是大电流 。
o 当 PN结加反向电压时, 外电场的方向和自建场
相同, 多数载流子将背离 PN结的交界面移动,
使空间电荷区变宽 。 空间电荷区内电子和空穴
都很少, 它变成高阻层, 因而反向电流非常小 。
2 PN结的能带
3
o 对于兼并型 P型半导体和兼并型 N型半导体形成
的 PN结, 当注入电流 (或正向电压 )加大到某一
值后, 准费米能级 EfC和 EfV的能量间隔大于禁
带宽度, PN结里出现一个增益区 (也叫有源
区 )。
o 实现了粒子数反转 。 这个区域对光子能量满足
Eg＜ hν ＜ e0V 的光子有光放大作用 。 半导体激
光器的辐射就发生在这个区域 。
4.3 同质结和异质结
o 早期研制的半导体激光器和发生二极管
一般采用同质结构 。 同质结就是在 PN结
的两边使用相同的半导体材料 。
o 采用同质结结构的激光器存在如下问题,
o 首先是对光波的限制不完善；
o 其次是对载流子的限制不完善
o为了降低同质结半导体激光器的阈
值电流，就要从上述两个方面改进。
o双异质结 (DH)是窄带隙有源区 (GaAs)
材料被夹在宽带隙的材料 (GaAlAs)
之间构成 。
o由于双异质结激光器在有源区两侧，
既限制了载流子，又限制了光波。
o所以它的光强分布基本被约束在有
源区，而且阈值电流大大降低。
4.4 发光二极管的工作原理
o 发光二极管 (LED)是低速, 短距离光通信
系统中常用光源 。 目前广泛采用 PN异质
结制造 。 LED的原理是在 LED注入正向电
流时, 注入的非平衡载流子在扩散过程
中发光 。
o LED是非相干光源, 它的发光过程是自发
辐射过程, 发出的是荧光, 它没有光学
谐振腔, 是无阈值器件 。
LED有如下工作特性,
(1) LED
它的谱线宽度较宽, 对高速率调制
是不利的 。
(2) LED
光输出功率 P与注入电流 I的关系,
一般称为 P-I曲线, LED的 P-I曲线线性
范围较大 。 在进行调制时, 动态范围大,
信号失真小 。
4.5 半导体激光器的工作原理
1,
半导体激光器 (LD)是光纤通信最主要
的光源, 对它的基本要求有以下几点：
① 光源应在光纤的三个低损耗窗口工作,
即发光波长为 0.85μm, 1.31μm 或
1.55μm 。
② 光源的谱线宽度较窄, Δλ= 0.1～
1.0nm。
③ 能提供足够的输出功率, 可达到
10mW以上 。
④ 与光纤耦合效率高, 30%～ 50%。
⑤ 能长时间连续工作, 工作稳定 。
因此, LD非常适合于高码速率长距离的
光纤通信系统 。
2,LD的工作原理
半导体激光器产生激光输出应满足三个基
本条件,
o
o
o
3 LD
o 普通的半导体激光器一般采用条形结构
双异质结半导体激光器 (BH LD),光学谐
振腔为法布里－珀罗腔 (F－ P),它可以
分为两类, 即增益波导 LD和折射率波导
LD。
4 动态单纵模激光器的原理
o 所谓动态单纵模激光器 (SLM LD),就是
指在高速调制下仍能单纵模工作的半导
体激光器 。
o 目前, 比较成熟的单纵模激光器有分布
反馈激光器及耦合腔激光器 。
o
o 分布反馈半导体激光器 (Distributed-
Feedback Semiconductor Laser DFB
Laser),它是在异质结激光器具有光放
大作用的有源层附近, 刻上波绞状的周
期的光栅来构成的 。 光子在每一条光栅
上的反射形成一个激光器所需要的光反
馈 。
o 由于这种波纹状周期结构对光的反射作
用, 使得在一个方向上传播的光波不断
地被反馈回相对的方向, 使得前向和反
向波之间产生耦合, 这种结构可以理解
为形成了一个对光波波长, 敏感, 的光
学谐振腔 。
o 由布喇格条件,2nΛ=mλ, 分布反馈激光
器具有极强的波长选择性, 从而实现动
态单纵模工作 。
5 量子阱激光器的基本原理
o 夹于宽带隙半导体 (如 Ga1-xAlxAs)中间
的窄带隙半导体 (如 GaAs)起着载流子 (电
子和空穴 )陷阱的作用 。
o 材料的电性质和光学性质产生剧烈的变
化, 垂直于有源层方向上运动的载流子
动能可量子化成分立的能级, 这类似于
一维势阱的量子力学问题, 因而这类激
光器叫做量子阱激光器 。
o 量子阱中的能级结构如图 4-5-4示所出
o 在量子阱结构中, 只要简单地改变阱宽 Lz,就
可改变发射光子的能量 。 阱宽愈小, 激光发射
向高能量方向移动 。 同时, 可以导致量子阱激
光器的高速度和窄带宽 。
o 有多个有源层, 即多个量子阱的激光器称为多
量子阱激光器 (MQW-LD),它可以获得更低的阈
值电流, 输出功率很大, 可达几百毫瓦以上,
线宽很宽, 可达 25kHz。
4.6 LD的工作特性
o LD的工作特性可以用一些特性曲线和特性参量
1,P-I曲线
2,光谱特性
GaAs LD的光谱特性曲线如图 4-6-2所示 。
3,
o （ 1） 阈值电流 It随温度的升高而加大,
为了使光纤通信系统稳定, 可靠地工作,
一般都要采用自动温度控制电路, 来稳
定激光器的阈值电流和输出光功率 。
o (2) 激光二级管的中心波长 λ 随温度升
高而增加 。
4.7 光电检测器的工作原理和主
要要求
1,半导体的光电效应
o 光电检测器是利用半导体的光电效应制成 。
o 半导体材料的光电效应是指：光照射到半导体
的 P-N结上, 若光子能量足够大, 则半导体材
料中价带的电子吸收光子的能量从价带越过禁
带到达导带, 在导带中出现光电子, 在价带中
出现光空穴, 它们总起来称作光生载流子 。
o 光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下,
在外电路中出现光电流 。
2,光纤通信对光电检测器的主要要求
(1)在工作波长上光电转换效率高 ；
(2) 检测过程中带来的附加噪声尽可能小；
(3) 响应速度快, 线性好及频带宽；
(4) 高可靠性, 长寿命, 尺寸与光纤直径相配,
工作电压低等 。
在光纤通信中, 满足上述要求的光电检测器
有两种半导体光电二极管,PIN光电二极管和
雪崩光电二极管 (APD)。
4.8 PIN和 APD的工作原理
1,PIN光电二极管的原理
o 利用光电效应可以制造出简单的 PN结构光电二
极管, 但是这样的光电二极管的响应速度低,
光电转换效率低 。
o 为了改善光电检测器的响应速度和转换效率,
在 P型材料和 N型材料之间加一层轻掺杂的 N型
材料, I层, 由于掺杂浓度较轻, 电子浓度很
低, 经扩散可以形成一个很宽的耗尽层 。
o PIN光电二级管,
o Si-PIN工作波长小于 1.09μm, 用于光通
信可以在 0.85μm 附近工作 。
o 在长波长波段, 有 Ge-PIN光电二级管,
但其暗电流大 (20℃ 时 100nA,40℃ 时增
大到 1μA), 限制了它的应用 。
o 但用 Ⅲ － Ⅴ 族半导体合金制造的长波长
光电二极管有较满意的性能, 例如晶格
匹配的 In0.53Ga 0.47As/InP系的检测波
长达 1.67μm 。
2
o APD是利用半导体材料的雪崩信增效应制成的 。
o 雪崩光电二极管的雪崩倍增效应, 是在二极管
的 P-N结上加高反向电压 (一般为几十伏或几百
伏 )形成的, 此时在结区形成一个强电场, 在
高场区内光生载流子被强电场加速, 获得高的
动能, 与晶格的原子发生碰撞, 使价带的电子
得到能量, 越过禁带到导带, 产生了新的电子
－空穴对, 新产生的电子－空穴对在强电场中
又被加速, 再次碰撞, 又激发出新的电子－空
穴对 …… 如此循环下去, 像雪崩一样的发展,
从而使光电流在管子内部即获得了倍增 。
o 目前光纤通信系统中使用的雪崩光电二
级管结构形式有保护环型和拉通型 。
o 雪崩光电二极管的结构见图 4-8-3
o 雪崩光电二极管随使用的材料不同有：
Si-APD(工作在短波长区 )； Ge-APD，
InGaAs-APD等 (工作在长波长区 )。
o Si-APD性能较好, 它工作在 0.85μm 附近,
倍增增益高达 100～ 1000,暗电流很小 。
o Ge-APD工作在长波长区, 它的倍增增益
一般不超过 15,过剩噪声大, 暗电流也
很大, 限制了倍增增益及检测灵敏度 。
4.9 光电检测器的工作特性
1,响应度和量子效率
o 响应度和量子效率都是描述这种器件光
电转换能力的物理量
2,响应时间
o 表征光检测器对光信号变化响应速度快慢的是
它的响应时间, 通过用光检测器受阶跃光脉冲
照射时, 输出脉冲前沿的 10%点到 90%点之间的
时间间隔 (即上升时间 )来衡量 。
光电检测器的响应时间受三个因素影响,
(1)
(2)
(3)
o3 暗电流 Id
o 暗电流是指在 PIN规定的反向电压或者 APD的
90%击穿电压时, 在无入射光情况下器件内部
的反向电流 。
o 在理想条件下, 当没有光照时, 光电检测器应
无光电流输出 。 但是, 实际上由于热激励, 宇
宙射线或放射性物质的激励, 在无光情况下,
光电检测器仍有电流输出, 这种电流称为暗电
流 。 严格说暗电流还包括器件表面的漏电流 。
据理论研究, 暗电流将引起光接收机噪声增大 。
因此, 人们总是希望器件的暗电流越小越好 。
4 倍增特性
o APD的雪崩倍增因子用 G表示
o PIN无倍增效应, 所以 G=1 。
o APD的倍增因子 G随反向电压 V的升高而增
大 。 APD可以达到的最大倍增因子用 Gmax
表示 。
5 过剩噪声系数 F(G)
o 在 APD中, 每个光生载流子不会经历相同
的倍增过程, 这将导致倍增增益产生波
动 。 这种波动是额外的倍增噪声的主要
根源 。 通常用过剩噪声系数 F(G)来表示 。
o 过剩噪声指数 x越大, 则 F(G)越大, 所以
应选择 APD的 x小的管子 。
o 4.1 半导体的能带理论
o 4.2 PN结的能带结构
o 4.3 同质结和异质结
o 4.4 发光二极管的工作原理
o 4.5 半导体激光器的工作原理
o 4.6 LD的工作特性
o 4.7 光电检测器的工作原理和主要要求
o 4.8 PIN和 APD的工作原理
o 4.9光电检测器的工作特性
4.1 半导体的能带理论
o 1,晶体的能带
o 晶体的能谱在原子能级的基础上按共
有化运动的不同而分裂成若干组 。 每组
中能级彼此靠得很近, 组成有一定宽度
的带, 称为能带 。
o 锗, 硅和 CaAs等都是共价晶体 。 形成共
价键的价电子所占据的能带称为价带 。
o 价带下面的能带是被电子占满了, 称为
满带 。
o 价带上面的能带称为导带 。
o 价带和导带, 价带和满带之间的宽度,
不能被电子占据因此称为禁带 。
o 原子的电离以及电子与空穴的复合发光
等过程, 主要发生在价带和导带之间 。
2、费米－狄拉克统计
o 电子是费米子 (自旋量子数为 1/2),符合
泡里不相容原理 。 电子在各能级中的分
布, 服从费米－狄拉克统计 。
o 费米能级不是一个可以被电子占据的实
在的能级, 它是反映电子在各能级中分
布情况的 参量, 具有能级的量纲 。
3,各种半导体中电子的统计分布
o 根据费米分布规律, 可以画出各种半导
体中电子的统计分布 。 如图 4-1-4所示
4.2 PN结的能带结构
1,PN结的形成
o 当 P型半导体和 N型半导体形成 PN结时, 载流子
的浓度差引起扩散运动, P区的空穴向 N区扩散,
剩下带负电的电离受主, 从而在靠近 PN结界面
的区域形成一个带负电的区域 。 同样, N区的
电子向 P区扩散, 剩下带正电的电离施主, 从
而造成一个带正电的区域 。 载流子扩散运动的
结果形成了一个空间电荷区, 称为 PN结 。
PN结具有单向导电性
o 当 PN结加上正向电压时, 外加电压的电场方向
消弱了自建场, P区的空穴通过 PN结流向 N区,
N区的电子也流向 P区, 形成正向电流 。 由于 P
区的空穴和 N区的电子都很多, 所以这股正向
电流是大电流 。
o 当 PN结加反向电压时, 外电场的方向和自建场
相同, 多数载流子将背离 PN结的交界面移动,
使空间电荷区变宽 。 空间电荷区内电子和空穴
都很少, 它变成高阻层, 因而反向电流非常小 。
2 PN结的能带
3
o 对于兼并型 P型半导体和兼并型 N型半导体形成
的 PN结, 当注入电流 (或正向电压 )加大到某一
值后, 准费米能级 EfC和 EfV的能量间隔大于禁
带宽度, PN结里出现一个增益区 (也叫有源
区 )。
o 实现了粒子数反转 。 这个区域对光子能量满足
Eg＜ hν ＜ e0V 的光子有光放大作用 。 半导体激
光器的辐射就发生在这个区域 。
4.3 同质结和异质结
o 早期研制的半导体激光器和发生二极管
一般采用同质结构 。 同质结就是在 PN结
的两边使用相同的半导体材料 。
o 采用同质结结构的激光器存在如下问题,
o 首先是对光波的限制不完善；
o 其次是对载流子的限制不完善
o为了降低同质结半导体激光器的阈
值电流，就要从上述两个方面改进。
o双异质结 (DH)是窄带隙有源区 (GaAs)
材料被夹在宽带隙的材料 (GaAlAs)
之间构成 。
o由于双异质结激光器在有源区两侧，
既限制了载流子，又限制了光波。
o所以它的光强分布基本被约束在有
源区，而且阈值电流大大降低。
4.4 发光二极管的工作原理
o 发光二极管 (LED)是低速, 短距离光通信
系统中常用光源 。 目前广泛采用 PN异质
结制造 。 LED的原理是在 LED注入正向电
流时, 注入的非平衡载流子在扩散过程
中发光 。
o LED是非相干光源, 它的发光过程是自发
辐射过程, 发出的是荧光, 它没有光学
谐振腔, 是无阈值器件 。
LED有如下工作特性,
(1) LED
它的谱线宽度较宽, 对高速率调制
是不利的 。
(2) LED
光输出功率 P与注入电流 I的关系,
一般称为 P-I曲线, LED的 P-I曲线线性
范围较大 。 在进行调制时, 动态范围大,
信号失真小 。
4.5 半导体激光器的工作原理
1,
半导体激光器 (LD)是光纤通信最主要
的光源, 对它的基本要求有以下几点：
① 光源应在光纤的三个低损耗窗口工作,
即发光波长为 0.85μm, 1.31μm 或
1.55μm 。
② 光源的谱线宽度较窄, Δλ= 0.1～
1.0nm。
③ 能提供足够的输出功率, 可达到
10mW以上 。
④ 与光纤耦合效率高, 30%～ 50%。
⑤ 能长时间连续工作, 工作稳定 。
因此, LD非常适合于高码速率长距离的
光纤通信系统 。
2,LD的工作原理
半导体激光器产生激光输出应满足三个基
本条件,
o
o
o
3 LD
o 普通的半导体激光器一般采用条形结构
双异质结半导体激光器 (BH LD),光学谐
振腔为法布里－珀罗腔 (F－ P),它可以
分为两类, 即增益波导 LD和折射率波导
LD。
4 动态单纵模激光器的原理
o 所谓动态单纵模激光器 (SLM LD),就是
指在高速调制下仍能单纵模工作的半导
体激光器 。
o 目前, 比较成熟的单纵模激光器有分布
反馈激光器及耦合腔激光器 。
o
o 分布反馈半导体激光器 (Distributed-
Feedback Semiconductor Laser DFB
Laser),它是在异质结激光器具有光放
大作用的有源层附近, 刻上波绞状的周
期的光栅来构成的 。 光子在每一条光栅
上的反射形成一个激光器所需要的光反
馈 。
o 由于这种波纹状周期结构对光的反射作
用, 使得在一个方向上传播的光波不断
地被反馈回相对的方向, 使得前向和反
向波之间产生耦合, 这种结构可以理解
为形成了一个对光波波长, 敏感, 的光
学谐振腔 。
o 由布喇格条件,2nΛ=mλ, 分布反馈激光
器具有极强的波长选择性, 从而实现动
态单纵模工作 。
5 量子阱激光器的基本原理
o 夹于宽带隙半导体 (如 Ga1-xAlxAs)中间
的窄带隙半导体 (如 GaAs)起着载流子 (电
子和空穴 )陷阱的作用 。
o 材料的电性质和光学性质产生剧烈的变
化, 垂直于有源层方向上运动的载流子
动能可量子化成分立的能级, 这类似于
一维势阱的量子力学问题, 因而这类激
光器叫做量子阱激光器 。
o 量子阱中的能级结构如图 4-5-4示所出
o 在量子阱结构中, 只要简单地改变阱宽 Lz,就
可改变发射光子的能量 。 阱宽愈小, 激光发射
向高能量方向移动 。 同时, 可以导致量子阱激
光器的高速度和窄带宽 。
o 有多个有源层, 即多个量子阱的激光器称为多
量子阱激光器 (MQW-LD),它可以获得更低的阈
值电流, 输出功率很大, 可达几百毫瓦以上,
线宽很宽, 可达 25kHz。
4.6 LD的工作特性
o LD的工作特性可以用一些特性曲线和特性参量
1,P-I曲线
2,光谱特性
GaAs LD的光谱特性曲线如图 4-6-2所示 。
3,
o （ 1） 阈值电流 It随温度的升高而加大,
为了使光纤通信系统稳定, 可靠地工作,
一般都要采用自动温度控制电路, 来稳
定激光器的阈值电流和输出光功率 。
o (2) 激光二级管的中心波长 λ 随温度升
高而增加 。
4.7 光电检测器的工作原理和主
要要求
1,半导体的光电效应
o 光电检测器是利用半导体的光电效应制成 。
o 半导体材料的光电效应是指：光照射到半导体
的 P-N结上, 若光子能量足够大, 则半导体材
料中价带的电子吸收光子的能量从价带越过禁
带到达导带, 在导带中出现光电子, 在价带中
出现光空穴, 它们总起来称作光生载流子 。
o 光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下,
在外电路中出现光电流 。
2,光纤通信对光电检测器的主要要求
(1)在工作波长上光电转换效率高 ；
(2) 检测过程中带来的附加噪声尽可能小；
(3) 响应速度快, 线性好及频带宽；
(4) 高可靠性, 长寿命, 尺寸与光纤直径相配,
工作电压低等 。
在光纤通信中, 满足上述要求的光电检测器
有两种半导体光电二极管,PIN光电二极管和
雪崩光电二极管 (APD)。
4.8 PIN和 APD的工作原理
1,PIN光电二极管的原理
o 利用光电效应可以制造出简单的 PN结构光电二
极管, 但是这样的光电二极管的响应速度低,
光电转换效率低 。
o 为了改善光电检测器的响应速度和转换效率,
在 P型材料和 N型材料之间加一层轻掺杂的 N型
材料, I层, 由于掺杂浓度较轻, 电子浓度很
低, 经扩散可以形成一个很宽的耗尽层 。
o PIN光电二级管,
o Si-PIN工作波长小于 1.09μm, 用于光通
信可以在 0.85μm 附近工作 。
o 在长波长波段, 有 Ge-PIN光电二级管,
但其暗电流大 (20℃ 时 100nA,40℃ 时增
大到 1μA), 限制了它的应用 。
o 但用 Ⅲ － Ⅴ 族半导体合金制造的长波长
光电二极管有较满意的性能, 例如晶格
匹配的 In0.53Ga 0.47As/InP系的检测波
长达 1.67μm 。
2
o APD是利用半导体材料的雪崩信增效应制成的 。
o 雪崩光电二极管的雪崩倍增效应, 是在二极管
的 P-N结上加高反向电压 (一般为几十伏或几百
伏 )形成的, 此时在结区形成一个强电场, 在
高场区内光生载流子被强电场加速, 获得高的
动能, 与晶格的原子发生碰撞, 使价带的电子
得到能量, 越过禁带到导带, 产生了新的电子
－空穴对, 新产生的电子－空穴对在强电场中
又被加速, 再次碰撞, 又激发出新的电子－空
穴对 …… 如此循环下去, 像雪崩一样的发展,
从而使光电流在管子内部即获得了倍增 。
o 目前光纤通信系统中使用的雪崩光电二
级管结构形式有保护环型和拉通型 。
o 雪崩光电二极管的结构见图 4-8-3
o 雪崩光电二极管随使用的材料不同有：
Si-APD(工作在短波长区 )； Ge-APD，
InGaAs-APD等 (工作在长波长区 )。
o Si-APD性能较好, 它工作在 0.85μm 附近,
倍增增益高达 100～ 1000,暗电流很小 。
o Ge-APD工作在长波长区, 它的倍增增益
一般不超过 15,过剩噪声大, 暗电流也
很大, 限制了倍增增益及检测灵敏度 。
4.9 光电检测器的工作特性
1,响应度和量子效率
o 响应度和量子效率都是描述这种器件光
电转换能力的物理量
2,响应时间
o 表征光检测器对光信号变化响应速度快慢的是
它的响应时间, 通过用光检测器受阶跃光脉冲
照射时, 输出脉冲前沿的 10%点到 90%点之间的
时间间隔 (即上升时间 )来衡量 。
光电检测器的响应时间受三个因素影响,
(1)
(2)
(3)
o3 暗电流 Id
o 暗电流是指在 PIN规定的反向电压或者 APD的
90%击穿电压时, 在无入射光情况下器件内部
的反向电流 。
o 在理想条件下, 当没有光照时, 光电检测器应
无光电流输出 。 但是, 实际上由于热激励, 宇
宙射线或放射性物质的激励, 在无光情况下,
光电检测器仍有电流输出, 这种电流称为暗电
流 。 严格说暗电流还包括器件表面的漏电流 。
据理论研究, 暗电流将引起光接收机噪声增大 。
因此, 人们总是希望器件的暗电流越小越好 。
4 倍增特性
o APD的雪崩倍增因子用 G表示
o PIN无倍增效应, 所以 G=1 。
o APD的倍增因子 G随反向电压 V的升高而增
大 。 APD可以达到的最大倍增因子用 Gmax
表示 。
5 过剩噪声系数 F(G)
o 在 APD中, 每个光生载流子不会经历相同
的倍增过程, 这将导致倍增增益产生波
动 。 这种波动是额外的倍增噪声的主要
根源 。 通常用过剩噪声系数 F(G)来表示 。
o 过剩噪声指数 x越大, 则 F(G)越大, 所以
应选择 APD的 x小的管子 。
