APD光电二极管

光电探测综合实验仪实验指导书 - 1 - 实验六 APD 光电二极管特性测试 一、实验目的 1、学习掌握APD 光电二极管的工作原理 2、学习掌握APD 光电二极管的基本特性 3、掌握APD 光电二极管特性测试方法 4、了解APD 光电二极管的基本应用 二、实验内容 1、APD 光电二极管暗电流测试实验 2、APD 光电二极管光电流测试实验 3、APD 光电二极管伏安特性测试实验 4、APD 光电二极管雪崩电压测试实验 5、APD 光电二极管光电特性测试实验 6、APD 光电二极管时间响应特性测试实验 7、APD 光电二极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电探测综合实验仪 1 个 2、光通路组件 1 套 3、光照度计 1 台 4、光敏电阻及封装组件 1 套 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10 根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10 根 7、三相电源线 1 根 8、实验指导书 1 本 9、示波器 1 台 四、实验原理 雪崩光电二极管APD—Avalanche Photodiode 是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。 光电探测综合实验仪实验指导书 - 2 - 雪崩光电二极管能够获得内部增益是基于碰撞电离效应。当 PN结上加高的反偏压时，耗尽层的电场很强，光生载流子经过时就会被电场加速，当电场强度足够高(约 3x105V／cm)时，光生载流子获得很大的动能，它们在高速运动中与半导体晶格碰撞，使晶体中的原子电离，从而激发出新的电子一空穴对，这种现象称为碰撞电离。碰撞电离产生的电子一空穴对在强电场作用下同样又被加速，重复前一过程，这样多次碰撞电离的结果使载流子迅速增加，电流也迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。 图 6-1 为 APD 的一种结构。外侧与电极接触的 P 区和 N 区都进行了重掺杂，分别以 P+和 N+表示；在 I 区和 N+区中间是宽度较窄的另一层 P 区。APD 工作在大的反偏压下，当反偏压加大到某一值后，耗尽层从 N+-P 结区一直扩展(或称拉通)到P+区，包括了中间的 P 层区和 I区。图 4 的结构为拉通型APD 的结构。从图中可以看到，电场在 I 区分布较弱，而在 N+-P 区分布较强，碰撞电离区即雪崩区就在 N+-P 区。尽管I 区的电场比N+-P 区低得多，但也足够高(可达2x104V／cm)，可以保证载流子达到饱和漂移速度。当入射 光照 射 时，由 于雪崩区较窄，不 能充 分吸 收 光子，相 当多的光子进入了 I 区。I 区很宽，可以充 分吸 收 光子，...