1、PD基本工作原理
光电检测过程的基本原理是受激光吸收。如果半导体的PN结受到光照时，且入射光能量大于或等于半导体材料的禁带宽度Eg时，光子就会释放它的能量，并把电子由价带激发到导带而产生光生载流子，即电子 —空穴对。在PN结区施加反向电压的情况下，凡是能扩散到PN结构电场范围（耗尽层）内的载流子都参加定向运动，受激吸收过程生成的空穴和电子在电场的作用下分别流向 P区和N区。从而在外电路形成光生电流。当入射功率变化时，光生电流也随之变化，从而把光信号转成电信号。
2、分类
PIN光电二极管；
当光照射到PIN光电二极管的光敏面上时，会在整个耗尽区（高场区）及耗尽区附近产生受激辐射现象，从而产生电子空穴对。
PIN-Transimpedance ( PIN-TIA)；
PINTIA其典型电路原理如下，在PIN的基础上增加了电流放大电路，比PIN有着更好的低噪音和暗电流，灵敏度也优于PIN
5PIN 另有PINTIA TO封装有五管脚可测试DD ，用于数字诊断模块中
雪崩光电二极管（APD）；
雪崩光电二极管应用光生载流子在其耗尽区(高场区)内的碰撞电离效应而获得光生电流的雪崩倍增。
其典型电路如下与PINTIAN 不同是其有五个管脚，多出一个高压脚Vpd APD成本较高，大多应用于高速率，长距离，高灵敏度要求的光电接收组件。
3、PN光电检测器的常用工作特性
⑴响应度R （Responsivity）
在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为响应度(或响应率)。它描述了单位光功率产生的光生电流的大小。响应度可以表示如下：
通常测试条件如下：25℃环境温度，100uW入射光功率；1.310um 或1.550um；5V反偏压
⑵量子效率
响应度是器件在外部电路中呈现的宏观灵敏特性，而量子效率是器件在内部呈现的微观灵敏特性。量子效率定义为通过结区的载流子数与入射的光子数之比，常用符号η表示：
⑶暗电流I（dm）：
暗电流是指在规定反向电压下，无入射光情况下器件内部产生的反向电流。
⑷APD的倍增因子
APD的电流增益，即平均倍增因子M可表示为：
M=Ip/Ipo 式中：Ip为APD倍增后的光生电流；Ip0是未倍增时的原始光生电流。
⑸响应速度
光电二极管的响应速度是指它的光电转换速度。
⑹光电检测器的噪声
光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声和由倍增过程产生的倍增噪声。
PhotoDiode (PD)
|
Parameter |
Symbol |
Value |
Value |
Value |
Value |
Unit |
Test Condition |
||||||||
|
Active Area(Dia.) |
|
55 |
75 |
100 |
300 |
µm |
— |
||||||||
|
|
|
Min. |
Typ |
Max. |
Min. |
Typ |
Max. |
Min. |
Typ |
Max. |
Min. |
Typ |
Max. |
|
|
|
Detection Range |
|
1100 |
1310 |
1650 |
1100 |
1310 |
1650 |
1100 |
1310 |
1650 |
1100 |
1310 |
1650 |
nm |
— |
|
Responsivity |
R |
0.75 |
0.8 |
— |
0.8 |
0.85 |
— |
0.8 |
0.85 |
— |
0.8 |
0.85 |
— |
A/W |
VR=5V,λ=1310nm |
|
Dark Current |
Idark |
|
|
0.7 |
|
0.4 |
0.8 |
|
0.5 |
2 |
|
2 |
5 |
nA |
VR=5V |
|
Capacitance |
C |
|
|
0.7 |
|
0.7 |
0.9 |
|
0.9 |
1.3 |
|
6 |
10 |
pF |
VR=5V |
|
Rise/Fall Time |
Tr / Tf |
|
|
0.3 |
|
|
0.3 |
|
|
0.5 |
— |
1 |
— |
ns |
VR=5V,10%~90% |
|
Bandwidth |
BW |
3 |
|
|
2 |
|
|
1.5 |
|
|
0.5 |
|
|
GHz |
VR=5V |
4、PINTIAN测试原理图
耦合及测试时，给测试板通电，根据需要选择发光模块的波长，调节衰减器使LD光功率控制在-30~-40dBm左右，将另一路光接在 PINTIAN管芯上，给PINTIAN管脚供电，将PINTAI两个数据管脚接到示波器上查看波形，使波形输出最好，幅度最大，清晰。
APD耦合测试时原理 同PINTAI 只是需要给 Vpd脚高压供电。
PIN测试原理图 与PINTIAN基本连接相同，只是不需要给发射光加入信号，同时测试时就不需要示波器，测试条件参照 PIN响应度测试
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