光通信之光电检测器ppt课件

1、三大根本光器件 光源：光纤通讯系统的心脏，作用是完成电信号到光信号的转换。 光纤：具有宏大的可用带宽资源，承载着通讯业务种类和容量的日益增长的需求。 光电检测器：光接纳机的中心器件，义务是光纤传输的光信号转换成其他通讯电宿端设备可用的电信号。三者的关联 与输入光电检测器的光信号强弱有关 受光源的功率和光纤本身的衰减限制 总之，光电检测器完成光检测义务与输入光信号的质量有关对光电检测器的要求 高的光电转换效率 与光源的任务波长范围有极快的呼应速度，或者有极大的带宽 高的灵敏度 功率耗费尽能够低 便于耦合 稳定，可靠，廉价主要内容 光电检测器 PN结光电二极管 PIN光电二极管 雪崩光电二极管AP

2、D 光电二极管的普通性能和运用光电检测器是光接纳机的中心。光电检测器的功能：利用光电效应，把光信号转换为电信号。常见光电检测器： PN光电二极管 PIN光电二极管 雪崩光电二极管APD1 光电检测器任务原理： 当入射光作用在PN结时，光子能量大于或等于带隙能量时，价带的电子经过受激吸收跃迁至导带，构成电子-空穴对。当电路闭合时，这些自在载流子的定向流动构成光电流。 施加反向偏压可以加强光电流。2 PN光电二极管光照射到半导体的P-N结上，假设光子能量足够大，那么半导体资料中价带的电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，即产生光电子-空穴对。又称光生载

3、流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下，在外电路中出现光电流，如图 (a)所示。从而在电阻R上有信号电压输出。这样，就实现了输出电压跟随输入光信号变化的光电转换作用。图 (b)是P-N结及其附近的能带分布图。要留意的是能带的高、低是以电子(负电荷)的电位能为根据的，电位越负能带越高。 由图可见：外加负偏压产生的电场方向与内建电场方向一致，有利于耗尽层的加宽。3 PIN光电二极管由于PN结耗尽区只需几微米，大部分入射光被中性区吸收，因此光电转换率低，呼应速度慢。为改善器件的特性，在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体称为I层，这种构造便是常用的PIN光电二极管。 基于异质结的PIN

4、光电二极管任务原理 光照hvEg-耗尽区吸收大部分光-受激吸收 -光生载流子-耗尽区电场作用，电子向N区漂移，空穴向P区漂移-反向电压，耗尽区加宽 -接通电路，R上有电流4 雪崩光电二极管雪崩光电二极管的构造与PIN不同表如今增 加了一个附加层，以实现碰撞电离产生二次 电子-空穴对，在反向时夹在I层和N层间的P 层中存在高电场，该层称为倍增区或增益区 雪崩区，耗尽层仍为I层，起产生一次电子 -空穴对的作用。四层构造 1、高掺杂的N+型半导体，为接触层； 2、倍增层雪崩区； 3、轻掺杂半导体I层，为漂移区光吸收区；4、高掺杂的P+型半导体，为接触层。APD的任务原理 入射光信号 - 受激吸收 构

5、成最初电子空穴对 - 反向电压 空穴对加速运动 -与中性原子碰撞产生能量 - 电子从低能级移到高能级 - 构成二次电子-空穴对 - 多次碰撞 -载流子数急增 - 反向电流迅速增大 - 雪崩倍增效果APD的倍增因子APD器件的放大作用，用倍增因子表示：G = 输出光电流/一次光生电流 = I0/Ip光电检测器的特性呼应度： R=Ip/Pin量子效率：R*hf/e呼应速度：呼应时间暗电流： 外表暗电流、体内暗电流倍增因子：g=I0/Ip温度特性:温度升高、倍增增益下降噪声特性：种类5 光电二极管的普通性能和运用 PIN二极管特点 机构简单，可靠性高。电压低，运用方便。 量子效率高。 噪声小。 带宽较高。 APD二极管特点 灵敏度高。 高增益。 高电压，构造复杂。 噪声大。 运用场所： PIN：广泛运用于光纤通讯系统，在灵敏度要求不高的场所，普通都采用PIN. APD:在光接纳机灵敏度要求高的场所，采用APD。有利于延伸传输间隔。 如：小信号丈量。一、填空：1 衡量光电检测器性能的技术目的有。2 接纳机中存在的噪声源可分为二、简答题：1 雪崩光电二极管是利用什么原理使检测灵敏度得到大大提高的？2 半导体光电二极管是利用什么原理实现光/电转换的？3 比较APD、PIN光电检测器的优缺陷。1 是靠管子内部的雪崩倍增效