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技術(shù)文章/ Technical Articles
更(gēng)新時間：2026-07-15 
瀏(liú)覽(lǎn)次數(shù)：80光(guāng)電(diàn)二極管是基(jī)於PN 結光伏效應的(dí)半導(dǎo)體(tǐ)光傳感器。當(dāng)能量大(dà)於(yú)半(bàn)導體禁帶(dài)寬度(dù)的光子(zǐ)入(rù)射到(dào) PN 結時，價(jià)帶(dài)中的(dí)電子被激發(fā)至(zhì)導(dǎo)帶(dài)，同時(shí)在(zài)價帶(dài)留(liú)下空(kōng)穴，形成(chéng)電子 - 空穴對(duì)。
在耗盡層(céng)內建(jiàn)電場(cháng)的作用(yòng)下：
電(diàn)子(zǐ)向 N 層漂(piāo)移並被收集
空(kōng)穴(xué)向 P 層(céng)漂(piāo)移並被收集(jí)
當外接電路連通時，載流子流出形成(chéng)光電流(liú)，其(qí)大小與入(rù)射光強(qiáng)成正(zhèng)比(bǐ)。
濱(bīn)鬆技(jì)術(shù)文檔(dàng)中(zhōng)給(gěi)出的等效電路包(bāo)含以(yǐ)下(xià)要素：
光電流源 I_L：與入(rù)射(shè)光(guāng)強成(chéng)正(zhèng)比
二極(jí)管 I_D：PN 結(jié)整流特性
結電容(róng) C_j：與(yǔ)耗(hào)盡層寬(kuān)度成反比
並聯電阻 R_sh：影響暗噪聲
串(chuàn)聯電阻 R_s：影(yǐng)響(xiǎng)綫(xiàn)性度(dù)上限(xiàn)
普(pǔ)通(tōng) PN 型：結構簡單，暗電流極低（精(jīng)密款可(kě)低(dī)至 2~5 pA），適(shì)合微弱光(guāng)檢測。
PIN 型光電二極管(guǎn)：在 P 區(qū)與 N 區之(zhī)間插入本征(zhēng)層（I 層(céng)），具(jù)有(yǒu)：
更(gēng)低的結(jié)電(diàn)容(róng) → 更高的響應(yīng)速度(dù)（截止頻(pín)率最(zuì)高可達 1000 MHz）
更寬的(dí)耗(hào)盡層 → 更(gēng)好的(dí)長波響應(yīng)
適用(yòng)於高(gāo)速(sù)激光信號(hào)，光通(tōng)信(xìn)等場景(jǐng)
APD 通過(guò)雪崩(bēng)倍增效應實現(xiàn)內(nèi)部(bù)增(zēng)益(yì)（增(zēng)益(yì) M > 1），是微(wēi)弱(ruò)光探測(cè)的核心器(qì)件(jiàn)。
雪崩增益原(yuán)理：在(zài)高反向偏壓下(xià)，耗盡層內電場，光(guāng)生載(zǎi)流(liú)子(zǐ)被(bèi)加速(sù)後與(yǔ)晶格碰撞電離(lí)，產(chǎn)生新的(dí)電子 - 空(kōng)穴(xué)對(duì)，形成(chéng)鏈(liàn)式反(fǎn)應，使(shǐ)載流子(zǐ)數量倍(bèi)增。
增(zēng)益(yì)影響(xiǎng)因素：
反向偏(piān)壓：電(diàn)壓(yā)越(yuè)高，增益越(yuè)大（接(jiē)近(jìn)擊(jī)穿(chuān)電(diàn)壓時增益(yì)急(jí)劇上升(shēng)）
溫度(dù)：溫(wēn)度(dù)升高(gāo)會抑製雪崩(bēng)效應(yīng)，增益(yì)下(xià)降，需溫度補(bǔ)償
波長(cháng)與結(jié)構(gòu)：
N-on-P 結(jié)構：近(jìn)紅外長波增(zēng)益更高(gāo)
P-on-N 結(jié)構(gòu)：短波增益更優(yōu)
典型工作參數（以 S3884 為例）：
擊(jī)穿電壓：164 V @ 25℃
推(tuī)薦(jiàn)工作電(diàn)壓(yā)：150 V（增(zēng)益(yì)約 100 倍）
最(zuì)佳(jiā)工(gōng)作(zuò)增益：通常(cháng)幾十到(dào)一(yī)百(bǎi)倍(bèi)
綫性陣(zhèn)列(liè)：多通道 PIN 二(èr)極(jí)管等(děng)間(jiān)距排布(bù)，可(kě)同(tóng)時(shí)采集多條(tiáo)譜綫(xiàn)光(guāng)強(qiáng)，廣泛用於光(guāng)譜儀
分段式：2 或 4 像(xiàng)元結(jié)構(gòu)，用於(yú)位置檢(jiǎn)測，光(guāng)斑對(duì)準(zhǔn)
光譜範(fàn)圍：
石(shí)英(yīng)窗口(kǒu)（Q 後綴）：190~1100 nm（深紫外(wài)～近(jìn)紅外）
玻璃(lí)窗口(kǒu)（R 後綴(zhuì)）：340~1100 nm（可見光 + 近(jìn)紅外）
InGaAs PIN 光電二極管：工(gōng)作(zuò)於(yú) 1.0~1.7 μm 近紅(hóng)外波(bō)段(duàn)，是(shì)光纖通(tōng)信(xìn)的核(hé)心探測器(qì)件，濱鬆最新產品可支(zhī)持(chí) 64 Gbps 傳輸(shū)速率
InAsSb 光伏探測器(qì)：中紅外波(bō)段，用(yòng)於(yú) CO₂等氣(qì)體(tǐ)檢測(cè)
濱鬆矽光(guāng)電(diàn)二(èr)極管(guǎn)具有(yǒu)優異(yì)的光(guāng)電流綫性(xìng)度：
下限由噪(zào)聲(shēng)等(děng)效功率（NEP）決定
上限(xiàn)由負(fù)載電(diàn)阻(zǔ)和(hé)反向電壓決定
總(zǒng)噪聲電流由(yóu)三部(bù)分組成：
熱噪聲（Johnson 噪(zào)聲）：來(lái)自(zì)並聯電阻 R_sh，與溫(wēn)度和帶(dài)寬(kuān)相(xiāng)關
暗(àn)電(diàn)流散粒(lì)噪聲：來自反向偏置(zhì)下(xià)的暗電流
光電流散粒(lì)噪聲：來自(zì)光(guāng)生載流子(zǐ)的量(liáng)子漲(zhǎng)落(là)
噪(zào)聲(shēng)等效(xiào)功率（NEP）：產生等(děng)於噪聲(shēng)電(diàn)流(liú)所需(xū)的入(rù)射(shè)光(guāng)功率(shuài)，是衡量探測(cè)靈(líng)敏(mǐn)度的(dí)核心指(zhǐ)標。
響(xiǎng)應時間由(yóu)三(sān)個因素(sù)共(gòng)同決定：
電路(lù)時間常數(shù) t₁：由終端電(diàn)容和負載電阻決(jué)定（t₁ = 2.2 × C_t × R_L）
擴散(sàn)時間 t₂：耗(hào)盡層外(wài)產(chǎn)生(shēng)的載流子(zǐ)擴(kuò)散進入(rù)耗盡層的(dí)時間
渡(dù)越時間(jiān) t₃：載流子穿(chuān)越耗盡(jìn)層(céng)的(dí)時間(jiān)
醫療與生命科學(xué)：生化(huà)分(fēn)析，血液檢測，熒光(guāng)測量(liáng)，OCT 成像
分析儀器：分(fēn)光光度(dù)計，色(sè)譜(pǔ)儀(yí)，光譜(pǔ)儀
光通信(xìn)：光纖(xiān)通(tōng)信接收端（InGaAs PIN/APD）
工業自動化：光學(xué)編碼(mǎ)器，激(jī)光測(cè)距(jù)，障(zhàng)礙物檢(jiǎn)測(cè)
環境(jìng)監測(cè)：粒子計數，煙塵檢(jiǎn)測(cè)，激(jī)光雷達(dá)
輻射探測：搭(dā)配閃(shǎn)爍體用於 X 射綫，行李安檢(jiǎn)設(shè)備
汽車電子(zǐ)：日照傳感器(qì)，空調風量(liáng)控製(zhì)
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