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光晶體三極管
閱讀�3540�(shí)間:2017-07-19 10:10:05

    �晶體三極�是由雙極�晶體�或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等三端器件�(gòu)成的光電器件�

�(jiǎn)�

    光在這類(lèi)器件的有源區(qū)�(nèi)被吸�,產(chǎn)生光生載流子,通過(guò)�(nèi)部電放大�(jī)�(gòu),產(chǎn)生光電流增益。光晶體三極管三端工作,故容易實(shí)�(xiàn)電控或電同步。光晶體三極管可分為兩類(lèi):雙極型光晶體管、光�(chǎng)效應(yīng)光晶體管及其相關(guān)器件�

雙極型光晶體�

    雙極型光晶體管從�(jié)�(gòu)上分為同�(zhì)型和異質(zhì)型兩種。圖為異�(zhì)�(jié)光晶體管能帶�。光在基區(qū)-收集區(qū)吸收,產(chǎn)生的空穴(多子)在基區(qū)積累,使發(fā)射結(jié)注入更多電子以保持電中性而產(chǎn)生增�。與同質(zhì)�(jié)型相比有以下�(yōu)�(diǎn)�

    ①采用寬帶發(fā)射區(qū)作為光學(xué)窗口大大提高量子效率。②采用寬帶�(fā)射區(qū)提高注入效率,大大增加放大倍數(shù)β。對(duì)于短波長(zhǎng)(短�0.9微米),常用GaAs-GaAlAs系統(tǒng),對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)(長(zhǎng)�1.1微米�,則采用 InP-InGaAsP系統(tǒng)。對(duì)于后�,也可采用背面光照。這些系統(tǒng)基區(qū)均采用直接能隙半�(dǎo)�,光吸收率很高,故可做得較薄,大大縮短了基區(qū)渡越�(shí)間�

    雙極型光晶體管通常增益很高,但速度不太�,對(duì)于GaAs-GaAlAs,β可大于1000,響�(yīng)�(shí)間大于納秒(視增益大小不一)。其增益帶寬積GB在小電流弱光照時(shí)受發(fā)射極和收集極充電�(shí)間常�(shù)限制;而在大電流或�(qiáng)光照�(shí)則基本上由基區(qū)渡越�(shí)間和收集極渡越時(shí)間決�。一般(�1�,fT為晶體管截止頻率。當(dāng)采用基區(qū)引線(xiàn)�(chǎn)生適�(dāng)偏流�(shí),可顯著降低�(fā)射極充電�(shí)間常�(shù),并為基區(qū)積累的光生載流子提供通路,減小基區(qū)等效壽命而縮短響�(yīng)�(shí)�。GaAs-GaAlAs光晶體管響應(yīng)�(shí)間為250皮秒或更短�

圖1

    異質(zhì)�(jié)光晶體管噪聲決定于工作電�,小電流�(shí)噪聲較低。但小電流工作時(shí)�(fā)射極�(shí)間常�(shù)增大,且空間電荷區(qū)�(fù)合流占主�(dǎo)成分,也造成增益降低(β正比于,Ie,n�2�。為減小空間電荷區(qū)�(fù)合流,可用分子束外延生�(zhǎng)法在靠發(fā)射結(jié)一端生�(zhǎng)�300埃的寬帶基區(qū),并構(gòu)成基區(qū)空間電荷區(qū)一部分,這就是“雙基區(qū)”結(jié)�(gòu)�

    異質(zhì)�(jié)光晶體管用于光探�(cè)�,其性能不劣于PIN光電二極管和�(chǎng)效應(yīng)�(fù)合系�(tǒng),另外也可用于光放大�

光場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其相�(guān)光電器件

    GaAs MESFET可用作極高速光探測(cè)�(GaAs op FET),其響�(yīng)�(shí)間為50皮秒或更�,增益可大于10(與工作條件有關(guān))。它的缺�(diǎn)是光敏面積小。GaAs op FET及其相關(guān)的N溝光電器件的光增益機(jī)�(gòu)有:①光異體�(jī)�(gòu),增益等于電子速度與空穴速度之比;②�(zhuǎn)移電子效�(yīng)�(jī)�(gòu),其增益�(lái)自光生載流子在負(fù)遷移率區(qū)的空間電荷放大作�。與此相�(guān)還有許多其他平面型光電器件,其特�(diǎn)均是速度快(響應(yīng)�(shí)間幾十皮秒)、適于集�。這類(lèi)器件可望在光電集成中得到�(yīng)用�

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