CN203950825U - 雪崩光电二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种雪崩光电二极管，属于光电二极管领域。所述雪崩光电二极管包括：n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。本实用新型通过采用n-型带有突起的电荷层和p-型扩散区和p-型保护环，调节了pn结周围的电场分布，实现了对噪声性和暗电流的有效控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电二极管领域，特别涉及一种雪崩光电二极管。
背景技术
随着光通信技术的发展，对于光接收设备的响应度和速率的要求越来越高。雪崩光电二极管 (APD) 作为重要的光接收设备元器件广泛用于光通信技术中。雪崩光电二极管内部产生增益而具有较高的灵敏度，但是由于增益的随机性会伴随着额外的噪声和暗电流，限制了接收机的速率。因此，如何降低雪崩光电二极管的噪声性和暗电流成为一个重要问题；
现有技术中，通过优化雪崩光电二极管中各层参数，如厚度，掺杂浓度等，达到倍增区电场和耗尽区电场的优化组合，从而实现较低噪声性能；
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术中，对雪崩光电二极管中的各层参数进行优化时，变量参数数量较多，不具有单一性，因而获取的各层参数相对稳定性较差，噪声性和暗电流不能得到有效的控制。
实用新型内容
为了解决现有技术不能有效控制噪声性和暗电流的问题，本实用新型实施例提供了一种雪崩光电二极管。所述技术方案如下：
一种雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管包括：
n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；
其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。
所述雪崩光电二极管还包括：
n-型缓冲层，所述n-型缓冲层位于所述n-型半导体层和所述n-型光吸收层之间。
所述雪崩光电二极管还包括：
n-型渐变层，所述n-型渐变层位于所述n-型吸收层和所述n-型电荷层之间。
所述n-型半导体层为InP。
所述n-型光吸收层为InGaAs。
所述n-型带有突起的电荷层为InP。
所述n-型倍增层为InP。
所述p-型扩散区和p-型保护环为InP。
所述n-型缓冲层为InP。
所述n-型渐变层为InGaAs。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型实施例提供了一种雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管包括n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。采用本实用新型实施例中提供的雪崩光电二极管，通过采用n-型带有突起的电荷层和p-型扩散区和p-型保护环，调节了pn结周围的电场分布，实现了对噪声性和暗电流的有效控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中提供的一种雪崩光电二极管结构示意图；
图2是本实用新型实施例中提供的一种雪崩光电二极管结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
图1是本实用新型实施例中提供的一种雪崩光电二极管结构示意图，参见图1，该雪崩光电二极管包括：
n-型半导体层11、n-型光吸收层12、n-型带有突起的电荷层13、n-型倍增层14、p-型扩散区15和p-型保护环16；
其中，所述n-型光吸收层12位于所述n-型半导体层11和所述n-型带有突起的电荷层13之间；所述n-型带有突起的电荷层13为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层13位于所述n-型光吸收层12与所述n-型倍增层14之间；所述p-型扩散区15和所述p-型保护环16位于所述n-型倍增层14上方。
该n -型半导体层11为该雪崩光电二极管与电路相连的n接触端；该n-型光吸收层12通过光电效应，将接收到的光信号转换为电信号；该n-型复合倍增层14将该P-型光吸收层12的电信号通过雪崩倍增效应进行放大；该p-型扩散区15为该雪崩光电二极管与电路相连的p接触端；该n-型带有突起的电荷层13，通过调节该雪崩光电二极管中的电场分布，使得与p接触端相连的p-型扩散区15部分电场强度低于周围的电场强度，实现了噪声性和暗电流的抑制；该p-型保护环16为pn结的保护环，当pn结反向偏压升高到击穿电压前，pn结电压分压到该p-型保护环16，限制pn结电压增长使其不能达到pn结的临界击穿电压。
该n-型带有突起的电荷层13在制作过程中，通过刻蚀形成中央的凸起，然后在该n-型带有突起的电荷层13上进行该n-型倍增层14的生长。通过在该n-型倍增层14中央进行扩散形成该p-型扩散区15，在该p-型扩散区15周围一定尺寸范围内进行扩散形成该p-型保护环。
需要说明的是，该n-型带有突起的电荷层13在刻蚀过程中形成的中央凸起尺寸小于该n-型倍增层14中央进行扩散形成该p-型扩散区15。
本实用新型实施例提供了一种雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管包括n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。采用本实用新型实施例中提供的雪崩光电二极管，通过采用n-型带有突起的电荷层和p-型扩散区和p-型保护环，调节了pn结周围的电场分布，实现了对噪声性和暗电流的有效控制。
实施例二
图2是本实用新型实施例中提供的一种雪崩光电二极管结构示意图，参见图2，该雪崩光电二极管包括：
n-型半导体层11、n-型光吸收层12、n-型带有突起的电荷层13、n-型倍增层14、p-型扩散区15和p-型保护环16；
其中，所述n-型光吸收层12位于所述n-型半导体层11和所述n-型带有突起的电荷层13之间；所述n-型带有突起的电荷层13为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层13位于所述n-型光吸收层12与所述n-型倍增层14之间；所述p-型扩散区15和所述p-型保护环16位于所述n-型倍增层14上方。
所述雪崩光电二极管还包括：
n-型缓冲层21，所述n-型缓冲层位于所述n-型半导体层11和所述n-型光吸收层12之间。
所述雪崩光电二极管还包括：
n-型渐变层22，所述n-型渐变层位于所述n-型吸收层12和所述n-型电荷层13之间。
所述n-型半导体层11为InP。
所述n-型光吸收层12为InGaAs。
所述n-型带有突起的电荷层13为InP。
所述n-型倍增层14为InP。
所述p-型扩散区15和p-型保护环16为InP。
所述n-型缓冲层21为InP。
所述n-型渐变层22为InGaAs。
本实用新型实施例提供了一种雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管包括n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。采用本实用新型实施例中提供的雪崩光电二极管，通过采用n-型带有突起的电荷层和p-型扩散区和p-型保护环，调节了pn结周围的电场分布，实现了对噪声性和暗电流的有效控制。进一步地，通过n-型缓冲层和n-型渐变层，调节了电荷分布和电场强度，有利于降低噪声和暗电流。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种雪崩光电二极管，其特征在于，所述雪崩光电二极管包括：
n-型半导体层、n-型光吸收层、n-型带有突起的电荷层、n-型倍增层、p-型扩散区和p-型保护环；
其中，所述n-型光吸收层位于所述n-型半导体层和所述n-型带有突起的电荷层之间；所述n-型带有突起的电荷层为中心向上突起的半导体层，所述n-型带有突起的电荷层位于所述n-型光吸收层与所述n-型倍增层之间；所述p-型扩散区和所述p-型保护环位于所述n-型倍增层上方。
2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述雪崩光电二极管还包括：
n-型缓冲层，所述n-型缓冲层位于所述n-型半导体层和所述n-型光吸收层之间。
3.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述雪崩光电二极管还包括：
n-型渐变层，所述n-型渐变层位于所述n-型吸收层和所述n-型电荷层之间。
4.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型半导体层为InP。
5. 根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型光吸收层为InGaAs。
6. 根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型带有突起的电荷层为InP。
7.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型倍增层为InP。
8.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述p-型扩散区和p-型保护环为InP。
9.根据权利要求2所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型缓冲层为InP。
10.根据权利要求3所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述n-型渐变层为InGaAs。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104576809A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 905nm硅雪崩光电二极管及其制作方法 |
| CN105990464A (zh) * | 2015-03-23 | 2016-10-05 | 三菱电机株式会社 | 半导体受光元件 |
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2014
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| CN104576809B (zh) * | 2015-01-06 | 2016-08-17 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 905nm硅雪崩光电二极管及其制作方法 |
| CN105990464A (zh) * | 2015-03-23 | 2016-10-05 | 三菱电机株式会社 | 半导体受光元件 |
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