光電探測器概述及工作原理

　　光電探測器在光通信系統中實現將光轉變成電的作用，這主要是基于半導體材料的光生伏特效應，所謂的光生伏特效應是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。(光電導效應是指在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態過度到自由狀態，而引起材料電導率的變化的象。即當光照射到光電導體上時，若這個光電導體為本征半導體材料，且光輻射能量又足夠強，光電材料價帶上的電子將被激發到導帶上去，使光導體的電導率變大是指由輻射引起被照射材料電導率改變的一種物理現象，光子作用于光電導材料，形成本征吸收或雜質吸收，產生附加的光生載流子，從而使半導體的電導率發生變化，產生光電導效應。

　　工作原理

　　光電探測器的基本工作機理包括三個過程：(1)光生載流子在光照下產生;(2)載流子擴散或漂移形成電流;(3)光電流在放大電路中放大并轉換為電壓信號。當探測器表面有光照射時，如果材料禁帶寬度小于入射光光子的能量即Eg<hv，則價帶電子可以躍遷到導帶形成光電流。

　　當光在半導體中傳輸時，光波的能量隨著傳播會逐漸衰減，其原因是光子在半導體中產生了吸收。半導體對光子的吸收主要的吸收為本征吸收，本征吸收分為直接躍遷和間接躍遷。通過測試半導體的本征吸收光譜除了可以得到半導體的禁帶寬度等信息外，還可以用來分辨直接帶隙半導體和間接帶隙半導體。本征吸收導致材料的吸收系數通常比較高，由于半導體的能帶結構所以半導體具有連續的吸收譜。從吸收譜可以看出，當本征吸收開始時，半導體的吸收譜有一明顯的吸收邊。但是對于硅材料，由于其是間接帶隙材料，與三五族材料相比躍遷幾率較低，因而只有非常小的吸收系數，同時導致在相同能量的光子照射下在硅材料中的光的吸收深度更大。直接帶隙材料的吸收邊比間接帶隙材料陡峭很多，如圖 畫出了幾種常用半導體材料(如 GaAs、InP、InAs、Si、Ge、GaP 等材料)的入射光波長和光吸收系數、滲透深度的關系。