顯然,利用上述光電效應(yīng)可以制造出簡單的p-n結(jié)光電二極管.但是,仔細(xì)研究將會發(fā)現(xiàn),在p-n結(jié)中,由于有內(nèi)建電場的作用中,內(nèi)建電場使耗盡層的能帶形成一個“斜坡”——位壘),使光電子和光空穴的運(yùn)動速度加快,從而,使光電流能快速地跟著光信號變化,即響應(yīng)速度快.然而,在耗盡層以外產(chǎn)生的光電子和光空穴由于沒有內(nèi)建電場的加速作用,運(yùn)動速度慢,因而響應(yīng)速度低,而且容易被復(fù)合掉,使光電轉(zhuǎn)換效率差,這是人們所不希望的.
為了改善光電檢測器的響應(yīng)速度和轉(zhuǎn)換效率,顯然,適當(dāng)加大耗盡層寬度是有利的,為此在制造時,在p型材料和n型材料之間加一層輕摻雜的n型材料,稱為i(intrinsic,本征的)層,加圖1所示.由于是輕摻雜,故電子濃度很低,經(jīng)擴(kuò)散作用后可形成一個很寬的耗盡層,
另外,為了降低p-n結(jié)兩端的接觸電阻,以便與外電路聯(lián)接,將兩端的材料做成重?fù)诫s的p+層和n+層.
人們將這種結(jié)構(gòu)的光電二級管稱為pin光電二極管,制造這種晶體管的本征材料可以是si或ingaas,通過摻雜后形成p型材料和n型材料.pin光電二極管的結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。
圖1 pin光電二極管能帶圖和構(gòu)成示意圖
圖2 pin光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖(剖面圖)