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　　APD是激光通信中使用的光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”（即光电流成倍地激增）的现象，因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。

　　雪崩光电二极管是具有内增益的一种光伏器件。它利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下高速定向运动，具有很高动能的光生电子或空穴与晶格原子碰撞，使晶格原子电离产生二次电子－空穴对；二次电子和空穴对在电场的作用下获得足够的动能，又使晶格原子电离产生新的电子－空穴对，此过程像“雪崩”似地继续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子 - 空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。所以这种器件就称为雪崩光电二极管(APD)。

　　雪崩光电二极管是利用PN结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管。

　　硅材料适用于对可见光和近红外线的检测，且具有较低的倍增噪声（超额噪声）。

　　m的红外线，且倍增噪声低于锗材料。它一般用作异构二极管的倍增区。该材料适用于高速光纤通信，商用产品的速度已达到10Gbit/s或更高。

　　HgCdTe二极管可检测红外线;m，但需要冷却以降低暗电流。使用该二极管可获得非常低的超额噪声。

　　 构成了拉通型结构，π层为接近本征态的低掺杂区，而且很宽。当偏压加到一定程度后，耗尽区将被拉通到π层，一直抵达 层 。

　　其雪崩增益与反向偏压间的非线性关系非常突出，所以具有很高的响应度的优点。要想得到足够大的增益，GAPD 必须工作在接近击穿电压处，但击穿电压对温度的变化十分敏感，因此有了增益对温度变化很敏感的缺点。

　　P-N结加合适的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子受到强电场的加速作用获得足够高的动能，它们与晶格碰撞电离产生新的电子一空穴对，这些载流子又不断引起新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增，得到电流增益。～，硅APD具有接近理想的性能。InGaAs（铟镓砷）/InP（铟磷）APD是长波长（，）波段光纤通信比较理想的光检测器。其优化结构如图所示，光的吸收层用InGaAs材料，，为了避免InGaAs同质结隧道击穿先于雪崩击穿，把雪崩区与吸收区分开，即P-N结做在InP窗口层内。鉴于InP材料中空穴离化系数大于电子离化系数，雪崩区选用n型InP，n-InP与n-InGaAs异质界面存在较大价带势垒，易造成光生空穴的陷落，在其间夹入带隙渐变的InGaAsP（铟镓砷磷）过渡区，形成SAGM（分别吸收、分级和倍增）结构。

　　式中，是雪崩增益后输出电流的平均值，是未倍增时的初始光生电流；V是APD的反向偏压，是二极管击穿电压，是APD的串联电阻，m是由APD的材料和结构决定的（-7）。实际上雪崩过程是统计过程，并不是每一个光子都经过了同样的放大，所以G只是一个统计平均值，一般在40-100之间。

　　式中，为量子效率。等式意义为单位入射光功率所产生的短路光电流，表征光电二极管的转换效率。

　　在APD中，每个光生载流子不会经历相同的倍增过程，具有随机性，这将导致倍增增益的波动，这种波动是额外的倍增噪声的主要根源，通常用过剩噪声因子F来表征这种倍增噪声。