雪崩光电二极管

    在长途光纤通信系统中，仅有毫瓦数量级的光功率从光发射机输出，经过几十公里光纤的传输衰减，到达光接收机处的光信号将变得十分微弱．在接收端如果采用PIN光电二极管，那么，所输出的光电流仅几个nA．为了能使数字光接收机的判决电路正常工作，就需要采用多级放大．但放大器同时也将引入噪声，从而使光接收机的信噪比降低，接收机的灵敏度也随之降低．
    如果能使电信号进入放大器之前，先在光电二极管内部进行放大，显然，就能克服PIN光电二极管的上述缺点，这就引出了一种另外类型的光电二极管，即雪崩光电二极管，又称APD( Avalanche Photo Diode).
    1．雪崩光电二极管的雪崩倍增效应
    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，新产生的电子一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．
    2．雪崩光电二极管的结构及其工作原理
    目前光纤通信系统中使用的雪崩光电二极管结构形式有保护环型和拉通（又称通达）型．前者是在制作时淀积一层环形的N型材料，以防止在高反压时使P-N结边缘产生雪崩击穿．下面主要介绍拉通型雪崩光电二极管( RAPD)，它的结构示意图和电场分布如图1所示．其中，
    图(a)是纵向剖面的结构示意图；
    图(b)是将纵向剖面顺时针转900的示意图；
    图(C)是它的电场强度随位置的分布图。