原理機制
當一具備足夠能量的光子衝擊二極體上且吸收發生於光電二極體裡的空乏層,其內建電場將會使產生的電子電洞對分別朝向陰極與陽極的方向移動,於是產生了光電流,而實際上光訊號是光電流與暗電流的疊加值,故可視作雜訊的暗電流需要被有效的降低來提高元件的感測靈敏度。
元件結構
光電二極體主要為PN接面組成,而在P型與N型之間插入高阻本質層即形成PIN結構,此可增加二極體空乏層的有效寬度,除了提高崩潰電壓外也可產生更大量的電子電洞對來提升量子效率,更可降低接面電容提高元件操作速度。
材料選擇
因光電二極體對特定範圍的光波長有敏感性,故會視光源的波長來選擇相對應的材料進行感測,材料如下:
矽基 PD : 常見感測波長可於 400~1100 nm
化合物 PD : InGaAs PD 常見感測波長介於 900~1700nm
重點特性
響應值 : 輻射光功率與產生的光電流的轉換效率,單位安培/瓦特(A/W),其值可轉換為量子效率(%)
暗電流 : 在無照光環境下,受光元件中流動的電流,單位 = nA
崩潰電壓 : 二極體逆向導通時最小的逆偏電壓
響應頻譜 : 不同入射光源波長對光電流轉換效率曲線圖,光譜如下範例: