Фотодиоды с гетеропереходом

Фотодиод с гетеропереходом представляет собой структуру, состоящую из двух областей p- и n-типа из различных полупроводников. Возможно использование дополнительного третьего сильно-легированного слоя такого же типа проводимости, как и активный слой (в котором происходит поглощение и генерация электронно-дырочных пар). В качестве материалов для фотодиода с гетеропереходом могут использоваться, например, и . На рисунке 13.13 приведены структура фотодиода с гетеропереходом и схематично показаны процессы, происходящие в нем. Очень часто n- и p-слои сильно легируются.

На рисунке 14.14 приведена энергетическая диаграмма работы фотодиода с гетеропереходом. Слой изготавливается такой толщины, чтобы глубина проникновения излучения лежала в n-слое. При этом поглощение фотонов будет происходить именно в n-слое. Появившиеся фотоносители будут эффективно разделяться из-за наличия потенциальных барьеров электроны сразу будут переходить в , а дырки — в -слой. При приложении обратного напряжения потенциальные барьеры возрастут и разделение носителей будет еще более эффективным.

Рисунок 13.13 — Устройство фотодиода на гетеропереходе

Ширина активного слоя подбирается таким образом, чтобы обеспечить поглощение всего излучения именно в этом слое. Гетероструктура позволяет, выбрав подходящие пары полупроводников для фотодиодов, работать практически в любой части оптического спектра. Это преимущество обусловлено тем, что в гетероструктуре рабочая длина волны определяется разницей ширины запрещенных зон и не связана со спектральной характеристикой глубины поглощения . Вследствие хороших возможностей выбора материала базы (активного слоя) достигаемое значение фото-ЭДС у фотодиодов с гетероструктурой составляет 0.8-1.1 В (в 2-3 раза выше, чем у кремниевых фотодиодов на гомопереходе).

Рисунок 13.14 — Энергетическая диаграмма фотодиода с
гетеропереходом