光电导器件的响应时间受哪些因素限制

半导体的光电导是指光照射半导体使电导增大的现象。本征半导体的电导能力（电导率）很小，经光照射后半导体内部产生光生载流子（电子或空穴），使其导电能力加大。光照射前后半导体电导的改变与光的波长、强度以及半导体中杂质缺陷态的能级位置密切相关。光电导应用于研究半导体中的杂质缺陷态，如施主、受主、缺陷、深能级杂质等在禁带中的能级位置（见半导体物理学），它的灵敏度比通常的光吸收实验高许多，电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。因此凡是能激发出载流子的入射光都能产生光电导。入射光可以使电子从价带激发到导带，因而同时增加电子和空穴的浓度；也可以使电子跃迁发生在杂质能级与某一能带之间，因而只增加电子浓度或只增加空穴浓度。前一过程引起的光电导称为本征光电导，后一过程引起的光电导称为杂质光电导。不管哪一种光电导，入射光的光子能量都必须等于或大于与该激发过程相应的能隙 ΔE（禁带宽度或杂质能级到某一能带限的距离），也就是光电导有一个最大的响应波长，称为光电导的长波限λ。http://ic.big-bit.com/

载流子在耗尽层中获得的雪崩增益越大，雪崩倍增过程所需的时间越长。因而，雪崩倍增过程要受到“增益-带宽积”的限制。在高雪崩增益情况下,这种限制可能成为影响雪崩光电二极管响应速度的主要因素之一。但在适中的增益下，与其他影响光电二极管响应速度的因素相比，这种限制往往不起主要作用，因而雪崩光电二极管仍然能获得很高的响应速度。现代雪崩光电二极管增益-带宽积已达几百吉赫。

与一般的半导体光电二极管一样，雪崩光电二极管的光谱灵敏范围主要取决于半导体材料的禁带宽度。制备雪崩光电二极管的材料有硅、锗、砷化镓和磷化铟等Ⅲ-Ⅴ族化合物及其三元、四元固熔体。根据形成耗尽层方法的不同,雪崩光电二极管有PN结型(同质的或异质结构的PN结。其中又有一般的PN结、PIN结及诸如 N+PπP+结等特殊的结构)、金属半导体肖特基势垒型和金属-氧化物-半导体结构等。

半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感.纯度很高的半导体材料称为本征半导体,常温下其电阻率很高,是电的不良导体.在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料的电阻率大为降低.这种掺杂半导体常称为杂质半导体.杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体,靠价带空穴导电的称P型半导体.不同类型半导体间接触（构成PN结）或半导体与金属接触时,因电子（或空穴）浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性.利用PN结的单向导电性,可以制成具有不同功能的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等.此外,半导体材料的导电性对外界条件（如热、光、电、磁等因素）的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换.

半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度.禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量.电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力.非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性.位错是晶体中最常见的一类缺陷.位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数.半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别 ,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别.

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