Đồ án tốt nghiệp 35 SV: Nguyễn Hữu Anh RS
Id
V1 V
ứng dụng hiệu ứng nhận điện tử trong bán dẫn ngời ta chế tạo APD gồm 3 lớp là: P+, P-, PN-; Trong đó P+, PN- là hai lớp bán dẫn có nồng độ tạp chất cao còn P- là lớp có nồng độ tạp chất thấp.
Dới tác dụng của nguồn phân cực ngợc quá trình nhân điện tử xảy ra trong vùng tiếp giáp PN- là cao nhất. Vùng này gọi là vùng thác lũ. Khi có ánh sáng chiếu vào các photon đợc hấp thụ trong lớp P- và tạo ra cặp điện tử - lỗ trống. Lỗ trống di chuyển về phía lớp P+ nối cực âm của nguồn còn điện tử di chuyển về phía tiếp giáp PN-. Điện trở cao trong vùng PN- sẽ tăng tốc độ cho điện tử. Điện tử va chạm vào các nguyên tử của tinh thể bán dẫn tạo ra các cặp điện tử và lỗ trống mới. Quá trình tiếp diễn và số lợng các hạt tải điện tăng lên rất lớn. Nh vậy trong APD dòng quang điện đã đợc nhân lên M lần với M là số điện tử thứ cấp phát sinh ứng với một điện tử sơ cấp.
Dòng quang điện do APD tạo ra sẽ là: Iph = R. M. Popt
Trong đó: M: hệ số nhân R: Đáp ứng (A/w)
Popt: Công suất quang (w)
Hệ số nhân M thay đổi theo điện áp phân cực ngợc và cũng phụ thuộc nhiệt độ nên việc giữ cho hệ số nhân M ổn định rất khó khăn.
Ngoài ra, nếu vùng thác lũ càng rộng thì hệ số M cũng càng lớn. Nhng lúc đó thời gian trôi của điện tử càng chậm nên tốc độ hoạt động của APD giảm.
Giá trị của hệ số nhân M từ 10 ữ 1000 lần, trên thực tế chỉ chọn điểm phân cực cho APD sao cho M = 50 ữ 200 lần vì M càng lớn thì dòng nhiễu của APD cũng càng cao.
Cấu tạo của một APD.
Tiếp xúc N N- (Ingu Ac) N (Ingu AS) N (Iup) P (Iup) P (Iup) Tiếp xúc P