Хетероструктурни фотодиоди

Хетерофотодиодът е устройство, което има преходен слой, образуван от полупроводник­водни материали с различен обхват.

Ще разгледаме устройството и принципа на действие на тези устройства, като използваме примера на хетероструктура­ry CaA5-OaA1A5 (фиг. 6.12).

Върху субстрат от галиев арсенид "+ тип" 10-18 cm'3) по метода на течната фаза епитаксия, първо слой от чист нелегиран галиев арсенид "-ty­na (l'd

1015 cm-3), а след това слой p + тип твърд разтвор Oa | _xA1xAz (/ Vd »1018 cm 3). Предоставянето на стойност X - 0,4 в разтвора води до разлика в ширините на лентовата междина от различни страни на хетеропрехода »0,4 eV.

Слоят CaA1AB играе ролята на прозорец с широка междина, който предава радиация, абсорбира­мина в средата "-регион. Структурата на зоновата диаграма (фиг. 6.12, 6) осигурява непрекъснатост­термичен трансфер на дупки, генерирани в "-региона към /" - региона.

Дебелината на средния регион А е избрана така, че да гарантира поглъщането на цялото падане­мощност. За X

0.85 µm е достатъчно, за да има λ »20 µm. Високата степен на чистота на този регион осигурява ниски рекомбинационни загуби на носителите, генерирани от светлината.­тел. Фоточувствителността на хетерофотодиодите се определя от ефективния живот­няма носители в средния слой, а времето за превключване е дебелината на този слой и напрежението­електрическо поле. Използването на перфектни хетероструктури (с ниска плътност на повърхностните състояния) отваря възможността за създаване на фотодиоди с ефективност, близка до 100%. Комбинацията от кратко време за поглъщане на неравновесни носители на заряд и малка стойност на бариерния капацитет осигурява висока скорост на хетерофотодиодите. Такива устройства могат да работят ефективно при ниски обратни напрежения. Съвпадение на двойки по­полупроводникови материали, могат да се получат фотодиоди, които работят във всяка част на оптиката­обхват на дължината на вълната. Това предимство се дължи на факта, че работната дължина на вълната в хетерофотодиод се определя от разликата в ширините на лентовите междини и не е свързана със спектъра.­ral характеристика на дълбочината на поглъщане. Поради добрите възможности за избор на основен материал, постигнатата стойност на фото-emf за хетерофотодиодите е (0.8. 1.1) V, което е два до три пъти по-високо от това на силициевите фотодиоди. Основният недостатък на хетерофото­диоди, присъщи на хетероструктури - сложност на производството.