PIN和APD介绍

PIN:positive

-

intrinsic

-

negative

（

P

型半导体

-

杂质

-

N

型半导体）

APD:avalanche photodiode

（雪崩二极管）

饱和光功率

又称饱和光功率

即指最大负载。指

在

一定的传输速率下，维持一定的误码率（

10-10

～

10-12

）时的

光模块接收端最大可以探测到的

输

入

光功率。当

光探测器在强光照射下会出现光电流饱

和现象，

当出现此现象后，

探测器需要一定的时间恢复，

此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而

造成误码现象，而且还非常容易损坏接收端探测器，在

使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。

因此对于

发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会

出现误码现象。当

APD

输入光功率达到一定强

度的时候，输出的光电流将趋于饱和。随着温

度的升高，

APD

的击穿电压

V

BR

也随着上升，如

果

APD

的工作电压（即高压）不变，

APD

的光

电检测性能会变弱，灵敏度降低。

APD

的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。如图：

由图可知，倍增因子

M

与反向偏置电压有关

（反偏电压

越大，斜率越大，

M

越大。理论上反偏电压接近击穿电压时，

M

趋于无穷大。

）

，所以说他

是可调的。同时可以看到

APD

雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压（击穿电压）

V

B

。当反

偏电压大于击穿电压时，

M

会急剧增大处于雪崩状态。但此时产生的倍增噪声会远远大于

倍增效应带来的好处。因此实际使用中，总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。

APD

倍增因子

M

的计算公式很多，一个常用的公式为

 M=1/1-(v/vB)n 

式中

: n 

是由

P-N 

结材料决定的

常数

; V B 

为理想反向

偏压

; V 

为反向偏压的

增加值

。对于

Si 

材料

, 

n =1. 5 

～

 4 ;

对于

Ge 

材料

n = 2. 5

～

8 

。由式中还可看出

,

当| V | →

| V B | 

时, M → ∞, P

-N

结将发生

雪崩击穿

。

由公式可知，同样材料的

APD

管，同样偏置电压情况下，击穿电压越大，倍增因子越小。

三、光电检测器

光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。

光纤通信使用的是

PIN

光电二极

管和雪崩光电二极管（

APD

）

。对这些半导体光检测器的基本要求是：

①

光电转换效率高，

②

噪声低，

③

响应速度高，

④

工作电压尽量低，

⑤

具有良好

的温度特性和稳定性，

⑥

寿命长。