Đặc tính của Photodiode thường được đặc trưng bởi hệ số đáp ứng R ( còn gọi là độ nhậy của nguồn thu ) và hiệu suất lượng tử η.
Hiệu suất lượng tử:
Hiệu suất lượng tử được định nghĩa là xác suất để một photon rơi vào bề mặt linh kiện bị hấp thụ làm sinh ra một cặp điện tử và lỗ trống góp phần vào d.ng điện mạch ngoài. Khi có nhiều photon đến bề mặt bán dẫn th. hiệu suất lượng tử là tỷ số của thông lượng các cặp điện tử và lỗ trống sinh ra góp phần tạo ra d.ng quang điện ở mạch ngoài trên thông lượng của photon tới. Như vậy, hiệu suất lượng tử của PIN là tỷ số giữa số lượng hạt tải chạy trong mạch và số photon đi vào được bề mặt PIN trong cùng một đơn vị thời gian.
η= = R Với R là độ đáp ứng của PIN (3.7)
Theo công thức 3.4 thì hiệu suất lượng tử phụ thuộc vào bước sóng. Khi ta xét đến phần ánh sáng bị phản xạ tại bề mặt tiếp xúc bán dẫn thì công suất truyền qua của ánh sáng chỉ còn là : P = Pin . e-aW (1-R) với R là hệ số phản xạ của bề
mặt bán dẫn. Lúc đó hiệu suất lượng tử của PIN sẽ được tính như sau : η = (1- R) ξ [1-exp(-αd)] (3.8)
Thành phần d (độ dày vùng tự dẫn) công thức cho thấy rằng Photodiode PIN có hiệu suất lượng tử càng lớn khi kích thước vùng i càng lớn.
Độ nhạy của PIN:
Khi hiện tượng hấp thụ ánh sáng xảy ra ở PIN th. có một d.ng quang điện được sinh ở mạch ngoài. D.ng này tỷ lệ với công suất đi vào PIN, và được xác định theo công thức sau : Ip = R. Pin
Trong đó R là độ nhạy của PIN. Theo công thức 3.7 ta suy ra : R = [A/W] (3.9)
Như vậy độ nhạy PIN tỷ lệ với bước sóng, với một hiệu suất lượng tử là hằng số thì độ nhạy PIN tăng tuyến tính theo bước sóng. Ta có hình 3.10 mô tả sự hụ thuộc của độ nhạy vào bước sóng.
Hình 3.10. Sự phụ thuộc của độ nhạy vào bước sóng.
Mặt khác, hiệu suất lượng tử của PIN phụ thuộc vào một độ dày W của vùng trôi và hệ số hấp thụ α của vật liệu bán dẫn tạo ra PIN. Do đó, độ nhạy của PIN cũng phụ thuộc vào hệ số hấp thụ của vật liệu bán dẫn hay phụ thuộc vào vật liệu bán dẫn lựa chọn để làm PIN.
3.3.2. Photodiode quang thác APD
Photodiode APD là loại Photodiode không chỉ có khả năng chuyển đổi quang điện như PIN mà còn có khả năng hoạt động với cơ chế khuếch đại bên trong, tức là dòng quang điện do APD tạo ra có khả năng được khuếch đại lên nhiều lần do một số cơ chế nhân hạt tải.