p-i-n-ФОТОДИОДЫ



             

Рис. 1 Принципиальное устройство ГФТ - часть 2


При комнатной температуре такой гетеропереход дает сравни­тельно небольшой выигрыш в G, что вынуждает повышать уровень легирования эмиттера вплоть до NЭ=1017 см-3. Эффективность ге­тероперехода значительно возрастает, если он плавный. Плавный гетеропереход получают, задавая x=var у перехода. При этом G возрастает примерно в exp (Dxc / kT) раз, что позволяет получать коэффициенты усиления фототока 300—600 при задержке >50 пс.

У гетеропары Gax In1-x_P/GaAs при x=0 величина ступеньки Dxv= 0,29 эВ (~11 kT), а   Dxс=0,16 эВ, что позволяет практиче­ски нелегировать эмиттер. Могут быть также использованы струк­туры InGaAsP/InP, в которых в качестве широкозонного эмиттера используется фосфид индия. У двух последних пар в гетерофототранзисторах наблюдается значительный темновой ток, что прак­тически исключает их применение в качестве низкопороговых ско­ростных  фотоприемников.  Высокий  уровень    легирования    базы (Nб = IO18—1019 см~3)' позволяет получать объемное время жизни неосновных носителей t0>1 пс. При этом поле в базе Еб = Dxв /qWб=  104 В/см, что превышает пороговые значения для GaAs и InP. При таких полях перенос носителей происходит поч­ти баллистическим путем при Vб= (1,5—2,5) • 107 см/с. При низких уровнях легирования эмиттера снижается его емкость СЭ=N1/2Э, что адекватно снижению уровня шумов приемника. Чтобы при этом не возрастало последовательное сопротивление эмиттера, его толщину уменьшают до нескольких десятых долей микрометра.

Гетерофототранзистор — весьма сложная многослойная струк­тура. Однако она типичная для большинства скоростных высоко­чувствительных приемников с вертикальной топологией.

В любой из приведенных на рис. 54 структур коэффициент усиления фототока в соответствии с (63) определяется соотноше­нием

— первичный фототок, обусловленный поглощением    в    активной области прибора доли излучения P0 ,

Здесь hв — квантовый выход внутреннего фотоэффекта; W — тол­щина активной области; а=1/а — длина поглощения. По опреде­лению первичный фототок (65) равен току фотодиода, у которого коэффициент собирания равен hв. Полоса пропускания фотоприем­ника, ограниченная его инерционностью по выходной электриче­ской цепи, Df=l/2ptp, где tp — время релаксации, зависящее от объемного t0, поверхностного времени жизни носителей фототока, площади фотоприемника, его конструкции. Для линейной кинети­ки фототока, когда tн=tс=tЭф=tp, tp = 0,35/Df, где tp = t3 определя­ется как время нарастания (или спада) импульса фототока в пре­делах от 0,1 до 0,9 его установившегося значения.




Содержание  Назад  Вперед