雪崩光电二极管（APD）当二极管PN结上加上足够强的反向电压的时候，耗尽区存在一个很强的场，足够使强电场飘移的光生载流子获得充分的动能来通过晶格原子碰撞产生新的载流子，新的载流子再次碰撞形成更多载流子，这样就实现了雪崩式的载流子倍增。但这同时也会造成噪声的放大当入射光功率脚较小时，多采用APD，此时引入的噪声不大，在入射光功率较大时，雪崩增益引起的噪声贡献占主要优势，可能带来光电流的失真，采用APD带来的好处不大，采用PIN更为合适。光电导效应是指在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化的象。石岩PIN光电探测器设计

在光照射下，半导体PN结中的原子因吸收光子而受到激发。光子能量大于禁带时会产生电子-空穴对的非平衡载流子，在内建电场的作用下空穴移向P区，电子移向N区，形成与内建电场方向相反的光生电场，于是在P区和N区间建立了光生电动势。这种光照无偏置的PN结所产生的光生电动势的现象称为光生伏特的效应，相当于在PN结两端施加正向电压。与光电导效应相反，光伏效应是一种少数载流子过程，少数载流子寿命通常短于多数载流子，也因此光伏效应的光电探测器通常比用相同材料制成的光电导探测器响应更快。石岩PIN光电探测器设计当光在半导体中传输时，光波的能量随着传播会逐渐衰减。

光电探测器必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真的输出波形和良好的时间响应。这种情况主要是选择响应时间短或上限频率高的器件，但在电路上也要注意匹配好动态参数；光电探测器必须和输入电路在电特性上良好地进行匹配，以保证有足够大的转换系数、线性范围、信噪比及快速的动态响应等；为使器件能长期稳定可靠地工作，必须注意选择好器件的规格和使用的环境条件，并且要使器件在额定条件下使用。

在动态特性（即频率响应与时间响应）方面，以光电倍增管和光电二极管（尤其是PIN管与雪崩管）为比较好；在光电特性（即线性）方面，以光电倍增管、光电二极管和光电池为比较好；在灵敏度方面，以光电倍增管、雪崩光电二极管、光敏电阻和光电三极管为比较好。值得指出的是，灵敏度高不一定就是输出电流大，而输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管和光电三极管；外加偏置电压比较低的是光电二极管、光电三极管，光电池不需外加偏置；在暗电流方面，光电倍增管和光电二极管较小，光电池不加偏置时无暗电流，加反向偏置后暗电流也比光电倍增管和光电二极管大；长期工作的稳定性方面，以光电二极管、光电池为比较好，其次是光电倍增管与光电三极管；在光谱响应方面，以光电倍增管和CdSe光敏电阻为较宽，但光电倍增管响应偏紫外方向，而光敏电阻响应偏红外方向。光电二极管的工作原理同光电池一样，都是基于PN结的光伏效应工作的。

1873年，英国W.史密斯发现硒的光电导效应，但是这种效应长期处于探索研究阶段，未获实际应用。第二次世界大战以后，随着半导体的发展，各种新的光电导材料不断出现。在可见光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化镉、硒化镉光敏电阻和红外波段的硫化铅光电探测器都已投入使用。60年代初，中远红外波段灵敏的Ge、Si掺杂光电导探测器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（锗掺金）和Ge:Hg光电导探测器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。工作原理和特性光电导效应是内光电效应的一种。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度Eg时，光子能够将价带中的电子激发到导带，从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数，v是光子频率,Eg是材料的禁带宽度（单位为电子伏）。因此，本征光电导体的响应长波限λc为λc=hc/Eg=1.24/Eg(μm)式中c为光速。本征光电导材料的长波限受禁带宽度的限制。光电探测器必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配。石岩PIN光电探测器设计

探测器表面存在一定宽度的接触掺杂区域，其中也会产生光子的消耗。石岩PIN光电探测器设计

器件灵敏度用一定偏压下每流明辐照所产生的光电流的大小来表示。例如一种CdS光敏电阻,当偏压为70伏时，暗电流为10-6～10-8安，光照灵敏度为3～10安/流明。CdSe光敏电阻的灵敏度一般比CdS高。光敏电阻另一个重要参数是时间常数τ，它表示器件对光照反应速度的大小。光照突然去除以后，光电流下降到最大值的1/e（约为37%）所需的时间为时间常数τ。也有按光电流下降到最大值的10%计算τ的;各种光敏电阻的时间常数差别很大。CdS的时间常数比较大（毫秒量级）。红外波段的光电导探测器PbS、Hg1-xCdxTe的常用响应波段在1～3微米、3～5微米、8～14微米三个大气透过窗口。由于它们的禁带宽度很窄，因此在室温下，热激发足以使导带中有大量的自由载流子，这就快速降低了对辐射的灵敏度。石岩PIN光电探测器设计

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