pin光电二极管和光电二极管(pin光电二极管和普通二极管)

海潮机械 2022-12-22 21:18 编辑:admin 296阅读

1. pin光电二极管和普通二极管

  "PIN型二极管"和"普通二极管"的不同之处:   普通的二极管是由PN结组成。在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征半导体层,组成的这种P-I-N结构的二极管就是"PIN 二极管"。正因为有本征层的存在,所以PIN 二极管应用很广泛,从低频到高频的应用都有,主要用在RF领域,用作RF 开关和RF保护电路也有用作光电二极管。"PIN 二极管"包括PIN光电二极管和PIN开关二极管。   PIN 二极管的直流伏安特性和PN结二极管是一样的,但是在微波频段却有根本的差别。由于PIN 二极I层的总电荷主要由偏置电流产生。而不是由微波电流瞬时值产生,所以其对微波信号只呈现一个线性电阻。此阻值由直流偏置决定,正偏时阻值小,接近于短路,反偏时阻值大,接近于开路。因此PIN 二极对微波信号不产生非线性整流作用,这是和一般二极管的根本区别,所以它很适合于做微波控制器件。

2. pin光电二极管工作原理

光电子器件有哪些

  1、光有源器件

  1)光检测器

  常见的光检测器包括:PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。目前的光检测器基本能满足了光纤传输的要求,在实际的光接收机中,光纤传来的信号及其微弱,有时只有1mW左右。为了得到较大的信号电流,人们希望灵敏度尽可能的高。

  光电检测器工作时,电信号完全不延迟是不可能的,但是必须限制在一个范围之内,否则光电检测器将不能工作。随着光纤通信系统的传输速率不断提高,超高速的传输对光电检测器的响应速度的要求越来越高,对其制造技术提出了更高的要求。

  由于光电检测器是在极其微弱的信号条件下工作的,而且它又处于光接收机的最前端,如果在光电变换过程中引入的噪声过大,则会使信噪比降低,影响重现原来的信号。因此,光电检测器的噪声要求很小。

  另外,要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响。

  2)光放大器

  光放大器的出现使得我们可以省去传统的长途光纤传输系统中不可缺少的光-电-光的转换过程,使得电路变得比较简单,可靠性也变高。

  早在1960年激光器发明不久,人们就开始了对光放大器的研究,但是真正开始实用化的研究是在1980年以后。随着半导体激光器特性的改善,首先出现了法布里-泊罗型半导体激光放大器,接着开始了对行波式半导体激光放大器的研究。另一方面,随着光纤技术的发展,出现了光纤拉曼放大器。80年代后期,掺稀土元素的光纤放大器脱颖而出,并很快达到实用水平,应用于越洋的长途光通信系统中。

  目前能用于光纤通信的光放大器主要是半导体激光放大器和掺稀土金属光纤放大器,特别是掺饵光纤放大器(EDFA)倍受青睐。1985年英国南安普顿大学首次研制成掺饵光纤,1989年以后掺饵光纤放大器的研究工作不断取得重大突破。由于光纤放大器的问世,在1990年到1992年不到两年的时间里,光纤系统的容量竟增加了一个数量级。而在1982年到1990年的8年时间里,光纤系统的容量才只增加了一个数量级。光放大器的作用和光纤传输容量的突飞猛进,为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。

  当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口:1.55mm波段和1.31mm波段。选择不同的掺杂元素,可使放大器工作在不同窗口。

  非线性的研制始于80年代,并在90年代初取得重大突破。光纤拉曼放大器是利用光纤的非线性光学效应——受激拉曼散射效应产生的增益机理而对光信号进行放大的。其优点是传输线路与放大线路同为光纤,因此,放大器与线路的耦合损耗小,噪声较低,增益稳定性较好。但由于这种光放大器需要很大的泵浦功率(数百毫瓦)和很长的光纤(数公里)。另外,光纤拉曼放大器的特性对光纤的偏振状态十分敏感。因此,光纤拉曼放大器目前还不能用于光纤通信。

  

  2、光无源器件

  光无源器件是光纤通信系统的重要组成部分,在光纤通信向大容量、高速率发展的今天,光无源器件显得尤为重要。今年来,新材料、新工艺和新产品在不断涌现,光无源器件正面临一个迅速发展的时期。

  1)光纤活动连接器

  光纤(缆)活动连接器是实现光纤之间活动连接的光无源器件,它还具有将光纤与其他无源器件、光纤与有源器件、光纤与系统和仪表进行活动连接的功能。在进一步提高光纤活动连接器性能的基础上,使其向小型化、集成化方向发展。

  光纤活动连接器的集成化,不但增加了连接器的功能,而且更重要的是体高其它器件的密集度和可靠性,给使用者带来极大方便。

  2)固定连接器

  固定连接器又称固定接头或接线子,它能够把两个光纤端面结合在一起,以实现光纤与光纤之间的永久性连接。固定接头的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛细管法、套管法等。

  光纤熔接机正朝着两个方向发展:一是向全自动、多功能方向发展;二是向小型化、简易化方向发展。目前普遍使用的全自动光纤熔接机设备笨重,价格昂贵。今后这一机型会朝着提高精度、降低成本、尤其是增加连接芯数的方向发展。

  同时,随着光纤应用领域的扩大及用户不同的需要,对光纤熔接技术的要求也逐渐趋于多样化。因此,研制小型和超小型熔接机就成为第二个发展方向。同时致力于多芯光纤熔接机和保偏光纤熔接机的研究生产。

  3)光衰减器

  光衰减器是光通信中发展最早的无源器件之一,目前已形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。

  目前,光衰减器的市场越来越大。由于固定光衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用简便等优点,所以市场需求比可变光衰减器大一些。而可变光衰减器由于其灵活性,市场需求仍稳步增长。

  国外的光衰减器性能已达到高性能要求,目前国外的一些光学器件公司正在不断开发各种新型光衰减器,以求获得性能更高、体积更小、价格更适宜的实用化产品。

  

  4)无源光耦合器

  光耦合器的研制、开发及应用已经历了近四十年,目前基本形成了以熔融拉锥型器件为主、波导器件逐渐发展的局面。随着光纤通信、光纤传感技术、光纤CATV、局域网、光纤用户网以及用户接入网等的迅速发展,对光耦合器的需求会进一步增大。

  当前,能进行大批量生产单模光纤耦合器的方法是熔融拉锥法。但是在这种方法中,由于光纤之间的耦合系数与波长有关,所以光传输波长发生变化时,耦合系数也会发生变化,即耦合比发生变化,一般它随波长的变化率为0.2%nm。所以宽带化是耦合器的一个重要方向。

  与此同时,为了适应各种光纤网络用户数量剧增的需要,一方面需要大功率的光源,另一方面在不断增加耦合器路数的同时,进一步降低附加损耗、减少器件体积,并提高使用的可靠性。

  综上所述,未来的光耦合器将是宽带的、集成化的、低损耗和易接入的器件,还应根据要实现多路数、小型化等。

  5)光隔离器

  隔离器是一种光单向传输的非互易器件,它对正向传输光具有较低的插入损耗,而对反向传输光有很大的衰减作用。

  目前,光隔离器已经产生了一系列的器件,如阵列光隔离器、小型化光隔离器,还有一些隔离器与WDM、Tap、GFF等滤波器混合的器件,这些器件都已研制成功,并批量生产。到目前为止,自由空间型、偏振相关型隔离器应用较多,主要用于有源器件的封装。

  从实用的角度来看,光隔离器发展的主要方向是高性能偏振无关在线型光隔离器、高性能偏振灵敏微型光隔离器以及多功能光隔离器。

  6)光开关

  随着密集波分复用系统和全光通信网的使用,各结点上的信号交换直接在光域中完成,这就需要光开关。由于这些结点上进行交换的光纤和波长数量很多,所以这种光开关应当是大端口数的矩阵开关。因此,光开关的矩阵化和小型化是光开关发展的一个重要趋势。

3. pin光电二极管特性参数

瞳孔距离( pupil distance)简称瞳距,是指两眼瞳孔中心间的距离,或指两眼正视前方、视线平行时瞳孔中心间的距离。一般用英文字母缩写“PD”来表示,单位为毫米(mm)。

PD:photodiode光电二极管,通常指以光导模式工作的结型光伏探测器,应用于微弱、快速光信号探测方面。有众多种类,例如Si光电二极管、PIN Si光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、肖特基势垒光电二极管、HgCdTe光伏二极管、光子牵引探测器、光电三极管等。

4. pin二极管属于什么二极管

工作原理

在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体,就可以增大耗尽区的宽度,达到减小扩散运动的影响,提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低,近乎本征(Intrinsic)半导体,故称I层,因此这种结构成为PIN光电二极管。I层较厚,几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体,P层和N层很薄,吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位,这就大大加快了响应速度。

5. pin光电二极管的主要特性

常见的半导体光检测器包括:PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。

要求

光纤通信系统要求光检测器:

(1) 灵敏度高:灵敏度高表示检测器把光功率转变为电流的效率高。在实际的光接收机中,光纤传来的信号及其微弱,有时只有1nw左右。

为了得到较大的信号电流,人们希望灵敏度尽可能的高。

(2) 响应速度快:指射入光信号后,马上就有电信号输出;光信号一停,电信号也停止输出,不要延迟。这样才能重现入射信号。

实际上电信号完全不延迟是不可能的,但是应该限制在一个范围之内。

随着光纤通信系统的传输速率的不断提高,超高速的传输对光电检测器的响应速度的要求越来越高,对其制造技术提出了更高的要求。

(3) 噪声小:为了提高光纤传输系统的性能,要求系统的各个组成部分的噪声要求足够小。

但是对于光电检测器要求特别严格,因为它是在极其微弱的信号条件下工作,又处于光接收机的最前端,如果在光电变换过程中引入的噪声过大,则会使信号噪声比降低,影响重现原来的信号。

(4) 稳定可靠:要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响,

6. pin光电二极管和普通二极管的区别

pin二极管,通信术语,是一种在光通信中普遍使用的光电二极管。PIN二极管作为一种特种微波半导体元件,广泛应用于微波和射频电路的设计中,具有许多优良的特点,例如:开关速度快、可控功率大、损耗低、反向击穿电压高等。

另外,PIN二极管无论被正向或者反向偏置均可得到类似于短路与开路。因而,PIN二极管已经成为各种电子设备中的重要组成部分。

7. pin二极管是什么

简单说,都可以产生光生电流,把光变成电。

硅光电池:主要是能量转化,一般工作于可见光波段,把光能转化为电能,单晶硅18%左右,

多晶硅16%左右,一般不会考虑信噪比;

PIN: 用于光至电信号转换,通讯中常用,主要的有工作于850nm波段和1100nm-1650nm波段的,

转化效率一般在0.85A/W左右,信噪比可以做到很高,这个过程中的噪声主要是热噪声;

APD:和PIN相比,多了一个雪崩增益区,可以发大光生电流,从而提高转化效率,但是雪崩增益

本身也会产生噪声。

8. pin型光电二极管的结构

只能给你简单说 InGaAs-APD暗电流要大于InGaAs-PIN/APD的响应相对要低于PIN/Si-APD结电流大于Si-PIN,而InGaAs-PIN结电流大于InGaAs-APD/APD工作电压远大于PIN,APD加正向电压PIN加反向电压/APD有增益的光电二极管,而PIN没有.希望这个回答对你有帮助

9. pin光电二极管i层作用

PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管,在两种半导体之间的 PN结,或者半导体与金属之间的结的邻近区域,在P区与N区之间生成I型层,吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。

工作原理

在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体,就可以增大耗尽区的宽度,达到减小扩散运动的影响,提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低,近乎本征(Intrinsic)半导体,故称I层,因此这种结构成为PIN光电二极管。I层较厚,几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体,P层和N层很薄,吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位,这就大大加快了响应速度。

10. 光电二极管PIN

pn结和pin结是两种最基本的器件结构,也是两种重要的二极管。从结构和导电机理上来说,它们有许多共同点,但是也存在不少的差异。 l 相同点: (1)都存在空间电荷区和势垒区,则都有势垒电容; (2)都具有单向导电性和相应的整流作用,则都可用作为二极管; (3)在高的反向电压下,都有可能发生绝缘击穿的现象,因此都存在有最高工作电压的限制; (4)都具有感光作用,可以作为光电二极管和光电池等光电子器件。 l 不同点: (1)空间电荷区: pn结的空间电荷区就是界面附近的区域,其中存在较强的内建电场,使得载流子往往被驱赶出去了,故一般可近似为耗尽层。 pin结的空间电荷区是在i型层(本征层)两边的界面附近处,则有两个空间电荷区(即p-i和n-i两个界面的空间电荷区),一个空间电荷区包含有正电荷,另一个空间电荷区包含有负电荷,这些空间电荷所产生的电场——内建电场的电力线就穿过i型层。 (2)势垒区: pn结中阻挡载流子运动的区域,即存在内建电场的区域就是势垒区;pn结的势垒区也就是空间电荷区,即空间电荷区与势垒区是一致的。 但是pin结中存在内建电场的区域是整个i型层加上两边的空间电荷区,因此势垒区很宽(主要就是i型层的厚度),这时势垒区与空间电荷区并不完全一致(势垒厚度远大于空间电荷区)。 (3)势垒电容: pn结的势垒电容也就是空间电荷区的电容,而空间电荷区的厚度与外加电压有关,则势垒电容是一种非线性电容;并且pn结的势垒电容也与两边半导体的掺杂浓度和温度有关(掺杂浓度越大,或者温度越高,势垒厚度就越小,则电容也就越大)。 但是pin结的势垒电容基本上就是i型层的电容,因此该势垒电容是一种线性电容;并且pin结的势垒电容与两边半导体的掺杂浓度和温度基本上没有什么关系。由于i型层较厚,则pin结的势垒电容很小,因此可用作为微波二极管。 (4)导电机理: pn结的电流主要是注入到势垒区两边扩散区中少数载流子的扩散电流,这就意味着:通过pn结的电流是少数载流子扩散电流,并且少数载流子的扩散是在势垒区以外的扩散区中进行的。而势垒区的影响只是其中复合中心提供少量的复合-产生电流(只在低电压时起重要作用)。 但是pin结的电流主要是较宽的势垒区(~i型层)中的复合电流。因此在通过的电流的性质上,与一般pn结的大不相