(Intrinsic) là lớp bán dẫn không pha tạp chất hoặc pha với nồng độ rất thấp. Quá trình hấp thụ photon để tách ra các điện tử và lỗ trống xảy ra trong lớp I. Do đó lớp I càng dày thì hiệu suất lượng tử càng cao nhưng đồng thời thời gian trôi của điện tử sẽ càng chậm. Điều này làm giảm khả năng hoạt động với tốc độ cao của PIN. Bề dày lớp P phụ thuộc khả năng thâm nhập của ánh sáng vào bán dẫn. ánh sáng có bước sóng càng dài thì khả năng thâm nhập vào bán dẫn càng lớn.
5.3.4. Diode thu quang APD:
ứng dụng hiệu ứng nhân điện tử trong bán dẫn, người ta chế tạo APD, trong đó P+ và N - là hai lớp bán dẫn có nồng độ tạp chất cao còn P - là lớp có nồng độ tạp chất rất thấp (thay thế vị trí lớp I trong PIN)
Dưới tác dụng của nguồn phân cực ngược, sự phân bố cường độ điện trường trong các lớp bán dẫn không đều nhau, điện trường trong vùng tiếp giáp PN- cao nhất , quá trình nhân điện tử xảy ra trong vùng này. Vùng này còn được gọi là vùng “ thác lũ”.
Khi có ánh sáng chiếu vào, các photon bị hấp thụ trong lớp P - và tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống. Lỗ trống di chuyển về phía lớp P+ nối với cực âm của nguồn; còn điện tử di chuyển về phía tiếp giáp PN- , điện trường cao trong vùng này sẽ tăng tốc cho điện tử. Điện tử va chạm vào các nguyên tử của tinh thể bán dẫn tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống mới (gọi là sự ion hoá do va chạm). Các điện tử thứ cấp mới được tạo ra lại có khả năng gây ra sự ion hoá do va chạm. Quá trình tiếp diễn và số lượng các hạt tải điện tăng lên rất lớn.
P I I N Lớp chống phản xạ Cách điện ( SiO2 ) Vòng tiếp xúc ( kim loại ) Tiếp xúc ( kim loại )
Ánh sáng
Cấu tạo của diode thu quang PIN
Ánh sáng Tiếp xúc N Tiếp xúc P N- ( InGaAs ) N ( InGaAs ) N ( InP ) P ( InP ) P ( InP )