光电二极管击穿电压的物理机理是什么？与类型有什么关系

今天，小编将在这篇文章中为大家带来光电二极管的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对它具备清晰的认识，主要内容如下。

一、光电二极管击穿电压的物理机理是什么

光电二极管的击穿电压，其物理机理主要是雪崩击穿，这是由 PN 结内部强电场下载流子的碰撞电离效应引起的。

在正常反向偏置下，PN 结内部形成耗尽区，电场强度适中，只有少量由热激发或光照产生的载流子流过，形成很小的暗电流或光电流。当反向电压不断升高，耗尽区内的电场强度急剧增强，少数载流子在强电场中被剧烈加速，获得很高的动能。

这些高能载流子在漂移过程中与晶格原子发生碰撞，将价带中的电子激发到导带，产生新的电子空穴对，这一过程称为碰撞电离。新产生的载流子再次被电场加速、碰撞、产生更多载流子，形成连锁反应，使载流子数量像雪崩一样迅速倍增，导致反向电流在短时间内急剧增大，此时对应的临界反向电压就是击穿电压。

光电二极管多为轻掺杂结构，耗尽区较宽，主要发生雪崩击穿，而不是齐纳击穿。雪崩击穿的本质是强电场下的载流子倍增效应，属于可逆击穿，在不超过功耗限制的情况下不会立即损坏器件，但电流过大会因过热造成永久性破坏。

对于普通光电二极管，击穿意味着工作失效；而雪崩光电二极管（APD）则正是利用这一机理，工作在接近击穿的可控雪崩区，实现微弱信号的内部放大。

二、光电二极管击穿电压与类型的关系

普通PN 结型光电二极管结构最简单，耗尽层较窄，电场相对集中，击穿电压较低，一般在几十伏左右。这类器件严禁工作在击穿区域，否则会因电流过大导致性能下降甚至损坏。

PIN 型光电二极管在 PN 结中间加入一层较宽的本征层，大幅拓宽耗尽区，使电场分布更均匀，不易发生局部强电场击穿，因此击穿电压显著提高，通常在30V～100V范围内。其工作电压一般设置在 5V～20V，远低于击穿电压，目的是提升响应速度和灵敏度，保证工作安全稳定。

APD 雪崩光电二极管则完全不同，它专门利用雪崩击穿机理实现电流放大，工作电压设计在接近击穿电压的区间，依靠可控的碰撞电离效应倍增微弱光电流。硅基 APD 击穿电压可达100V～200V，红外波段 InGaAs APD 击穿电压相对较低，约20V～60V。对 APD 而言，击穿电压不是失效临界值，而是决定增益大小的关键工作参数。

由此可见，普通光电二极管击穿电压是安全上限，数值中等，工作时必须远离；APD 的击穿电压是工作基准，数值更高且直接参与运行。器件类型决定了击穿电压的大小和使用方式，是电路设计与偏置设置的重要依据。

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