p-i-n-ФОТОДИОДЫ



             

Рис. 1 Принципиальное устройство ГФТ - часть 3


В структуре прибора всегда есть размер в направлении движе­ния носителей, который ограничивает его быстродействие време­нем пролета:

где Vд max<(1—3)Vt=107—108 см/с. Из (66) следует, что для по­лучения малых tnp необходимо сокращать критические длины, увеличивать поля в активной области прибора и выбирать мате­риалы с большой подвижностью носителей. При этом инжектиро­ванные излучением носители должны иметь большую подвиж­ность.

В общем случае tпр определяется как дрейфом, так и диффузи­ей носителя. Последняя составляющая появляется тогда, когда излучение поглощается также вне активной области сильного поля. В диодных структурах это означает генерацию электронно-дырочных пар вне области пространственного заряда (ОПЗ). При этом [58] tпр=[WOПЗ +2(Lп + Lр)]/Vднас где Ln , Lp — диффузионные длины неосновных носителей в нейтральных р- и n-областях при­бора соответственно; VДНАС — средняя дрейфовая скорость насыще­ния, определяемая скоростями носителей обоих знаков. Для боль­шинства материалов, применяемых в быстродействующих фото­приемниках,  VДНАС = VРНАС =VДНАС.

В выражении tP=tnp + tCX составляющая   схемной   релаксации tCX= (Rн+Rg)Cg ; Cg, Rg — полные емкость и последовательное со­противление приемника; Rн — сопротивление нагрузки.  При мик­роминиатюризации фотоприемников, что характерно для фотопри­емников интегрально-оптических   схем,   время    tcx   уменьшается. Конструкция  фотоприемника должна быть такой, чтобы выполня­лось неравенство tСX<tnp. Такой оптимизированной диодной струк­турой является р—i—n-диод, в котором область    сильного    поля расширена за счет i-области. В режим истощения при напряжени­ях  смещения   UCM>W2i /2ee0m0r,  Wi=Wt.  Если  при  этом   Won3=1/а, то при фронтальном возбуждении практически все излучение будет поглощаться в области сильного поля диода. Таким об­разом, при h= 0,8—0,9 размеры i-области оказываются тем мень­ше, чем больше коэффициент поглощения излучения а в данном материале. В соответствии с этим для p=Si с р=104 Ом-см в ди­апазоне  l=0,8—0,9 мкм  толщины   Wi = 20—50  мкм  при   Won3 = = 10—20 мкм и Uсм = Uис = 5 В. При этом tр <150 нc и уменьшается с ростом напряжения смещения до единиц наносекунд при UCM =  100 В.




Содержание  Назад  Вперед