Để có thể hoạt động đƣợc với các bƣớc sóng dài mà tại đó ánh sáng thâm nhập sâu hơn vào vật liệu bán dẫn thì miền nghèo rộng là rất cần thiết. Muốn vậy vật liệu loại n đƣợc pha trộn ít và đƣợc xem nhƣ bán dẫn thuần (i). Loại bán dẫn pha trộn cao để tạo ra điện trở tiếp xúc thấp (n+ và p+). Diode PIN đƣợc định thiên
nghịch. Ánh sáng đi vào từ phía p, mỗi photon ánh sáng có năng lƣợng lớn hơn
hoặc bằng năng lƣợng dải cấm của bán dẫn và kích thích điện tử từ dải hóa trị vƣợt qua dải cấm đi tới dải dẫn. Q trình này để lại trong dải hóa trị một lỗ trống do đó hình thành các cặp điện tử-lỗ trống. Trong lớp nghèo, dƣới tác động của điện trƣờng ngoài, các cặp điện tử-lỗ trống này đƣợc tách ra, điện tử trơi về phía n và các lỗ trống trơi về phía p. Chúng đi ra mạch ngồi tạo thành dịng điện và đƣợc gọi là
dịng tách quang .
(1.4)
Trong đó: là điện tích của điện tử.
là hệ số phản xạ Fresnel tại tiếp giáp bán dẫn – khơng khí.
là độ rộng của miền hấp thụ là công suất của ánh sáng tới.
Diode tách quang thác APD có nguyên tắc hoạt động tƣơng tự nhƣng các cặp điện tử-lỗ trống sẽ đƣợc qua một miền điện trƣờng và đƣợc gia tốc, va đập mạnh vào các nguyên tử của bán dẫn và tạo ra các cặp điện tử-lỗ trống thứ cấp thơng qua q
trình ion hóa do va chạm. Các hạt tải điện thứ cấp qua miền điện trƣờng lại tiếp tục đƣợc gia tốc và tạo ra các cặp điện tử-lỗ trống mới gây ra hiệu ứng thác (hiệu ứng nhân).
Trong VLC thƣờng sử dụng Diode Pin và APD silicon với độ nhạy quang từ 190nm đến 1000nm, phù hợp với khoảng bƣớc sóng của VLC.
29