高职：《光纤通信原理》第十一讲 光电检测器

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第十一讲 光电检测器

主要内容 光电检测器的基本工作 原理 二、PN光电检测器 雪崩光电检测器APD

主要内容 • 一、光电检测器的基本工作 原理 • 二、PIN光电检测器 • 三、雪崩光电检测器APD

光电检测器的工作原理 光电检测器是外加反向偏压的PN结,当 入射光作用时,发生受激吸收产生光生 电子空穴对,这些电子空穴对在耗尽层 内建电场作用下形成漂移电流,同时在 耗尽层两侧部分电子空穴对由于扩散运 动进入耗尽层,在电场作用下形成扩散 电流,这两部分电流之和为光生电流

一、光电检测器的工作原理 • 光电检测器是外加反向偏压的PN结，当 入射光作用时，发生受激吸收产生光生 电子-空穴对，这些电子-空穴对在耗尽层 内建电场作用下形成漂移电流，同时在 耗尽层两侧部分电子-空穴对由于扩散运 动进入耗尽层，在电场作用下形成扩散 电流，这两部分电流之和为光生电流

光电二极管的工作原理 电子扩散 漂移 耗尽层 复合 电子 光 导带 复 空穴 漂移 P 扩散 空穴 价带 光生电动势 反偏 (a)光电效应 (b)加反向偏压后的能带

光电二极管的工作原理 光生电动势 空穴 电子 扩散 P 扩散 N 漂移 复合 复合 漂移 光 (a) 光电效应 反偏压 空穴 P 电子 导带 光 (b) 加反向偏压后的能带 价带 N 耗尽层

PN光电检测器 PN光电检测器的工作原理和 结构 PN光电检测器的主要特性 PN光电检测器的一般性能

二、 PIN光电检测器 • PIN光电检测器的工作原理和 结构 • PIN光电检测器的主要特性 • PIN光电检测器的一般性能

PN光电检测器的工作原理 PN是为提高光电转换效率而在 RN结内部设置一层掺杂浓度很低 的本征半导体(层)以扩大耗尽 层宽度的光电二极管

PIN光电检测器的工作原理 • PIN是为提高光电转换效率而在 PN结内部设置一层掺杂浓度很低 的本征半导体（I层）以扩大耗尽 层宽度的光电二极管

PN的工作原理示意图 能量 P+ N+ 光

PIN的工作原理示意图 P+ W 光 I N+ 能 量

PN光电检测器的结构 入射光抗反射膜电极 电极 E

PIN光电检测器的结构 P + N + I 入射光 电极 电极 E 抗反射膜

PN光电检测器的主要特性 量子效率 光谱特性 响应时间 频率特性 噪声特性

PIN光电检测器的主要特性 • 量子效率 • 光谱特性 • 响应时间 • 频率特性 • 噪声特性

量子效率=光生电子空穴对数 射光子数,即 Iphf n poe 响应度R是光生电流1p和入 射光功率B的比值

量子效率=光生电子-空穴对数／ 入射光子数，即 响应度 ——是光生电流 和入 射光功率 的比值 P e I hf P 0  = R P0 P I