ь станів мають?- Подібний вигляд, і в результаті відсутні стани, які не беруть участі в посиленні оптичного випромінювання, але містять електрони. Це зменшує втрати енергії і, як наслідок, зменшує пороговий струм.
5.2 Лавинні фотодіоди
Лавинні фотодіоди являють собою фоточутливі прилади із внутрішнім посиленням, що дозволяють отримати високу чутливість. Основним їх недоліком є ??те, що з лавинним множенням пов'язаний додатковий шум, що обмежує можливість детектування слабких сигналів. Давно встановлено, що для отримання низького рівня шуму при великому внутрішньому посиленні необхідно, щоб коефіцієнти ударної іонізації електронів ? і дірок ? різко розрізнялися між собою.
У більшості з'єднань АIIIВV ? /? 1, що призводить до зростанню шуму при множенні. Тому велике практичне значення мають методи, що дозволяють у зазначених матеріалах збільшити ? /? . Одним зі способів зробити це є створення структур типу надграток, що використовують явище ударної іонізації на розриві енергетичних зон. Розглянемо зонну діаграму сверхрешеточной структури в сильному електричному полі обернено-зміщеного р-in - діода (малюнок 5).
Малюнок 5 - Схема лавинного фотодіода з системою квантових ям
Нехай маємо гарячий електрон, прискорюваний в бар'єрному шарі широкозонного напівпровідника. Влітаючи в вузькозонних шар, він різко збільшує енергію на величину розриву зони провідності? E c . Це еквівалентно тому, що він бачить енергію іонізації, зменшеної на? E c в порівнянні з пороговою енергією в масивному вузькозонних напівпровіднику. Так як коефіцієнт ударної іонізації ? зі зменшенням порогової енергії експоненціально зростає, слід чекати різкого збільшення ефективного значення ? . У наступному бар'єрному шарі порогова енергія збільшується на? E c , зменшуючи тим самим ? в цьому шарі. Але так як ? 1 lt; lt; ? 2 (1 і 2 відносяться відповідно до широкозонному і вузькозонних матеріалів), то експоненціальне зростання ? 2 призводить до того, що і середнє значення значно збільшується. Якщо розриви у валентній зоні? E v значно менше розривів у зоні провідності, то подібний ефект для діркового коефіцієнта ? буде значно менше. Остаточним результатом буде сильне збільшення відносини ? /? , що і призводить до зменшення шуму приладу без зменшення чутливості.
5.3 Резонансні тунельні діоди
У загальному випадку резонансно-тунельний діод (resonant tunneling diode- RTD) являє собою періодичну структуру, яка складається з послідовно розташованих квантових колодязів, розділених потенційними бар'єрами , з електричними контактами до двох крайніх протилежним областям. Найчастіше це двобар'єрної структури з одним квантовим колодязем і симетричними характеристиками бар'єрів, оскільки в міру збільшення кількості колодязів все важче реалізувати умови для узгодженого резонансного переносу носіїв заряду. Умовне позначення, еквівалентна схема такого діода і загальний вигляд його основних електричних характеристик показані на малюнку 6.
Малюнок 6-Умовне позначення резонансно-тунельного діода (а), його еквівалентна схема (б), вольт-амперна і вольт-фарадні характеристики (в)
Еквівалентна схема резонансно-тунельного діода включає в себе джерело струму I (V) і ємність C (V), керовані напругою, і послідовний опір Rs. Тут паралельна ланцюжок з I (V) і C (V) являє собою власне діод, a Rs є сумою послідовних опорів, таких як контактні опору. Ємність C (V) є надзвичайно важливою при визначенні швидкодії приладу. За винятком області напружень поблизу токового резонансу вона приблизно дорівнює ємності, розрахованої для нелегованого розділового шару і збідненого шару приладу. Пік ємності в області негативного диференціального опору обумовлений резонансними електронами, накопиченими в ямі. Це повинно прийматися до уваги при строгому обговоренні швидкодії. Відзначимо також, що I (V) і C (V) не залежить від частоти аж до граничних робочих частот діода.
Основною особливістю резонансно-тунельних діодів є наявність на його вольт-амперної характеристиці області негативного диференціального опору, яка є основою для більшості його практичних застосувань. Найбільш важливі електричні параметри: пікове значення щільності струму (peak current density gt;) і пікова напруга (peak voltage) - напругу в області піку щільності струму, долинна щільність струму в мінімумі ( valley current density), <...
