Лавинный фотодиод (ЛФД) представляет собой прибор, в котором используется эффект лавинного умножения в обратно-смещенном p-n- переходе. При обратных смещениях, соответствующих лавинному пробою, этот прибор позволяет получить высокую фоточувствительность. Основным недостатком обычных ЛФД является то, что с лавинным умножением связан дополнительный шум, ограничивающий возможность детектирования слабых сигналов. Для понижения этого шума необходимо чтобы коэффициенты ударной ионизации электронов α и дырок β резко различались между собой. В большинстве соединений А3В5 и твердых растворов на их основе отношение 
. Чтобы его увеличить, в качестве ЛФД используют обратно-смещенный p-i-n диод со структурой типа сверхрешетки в качестве активной области (рис. 7.3).
|
Рис. 7.3. Энергетическая зонная диаграмма сверхрешеточного ЛФД (а) (F=2.7×105 В/см, ΔЕс=0,48 эВ, ΔЕv=0,08 эВ) и эффективные коэффициенты ударной ионизации для электронов и дырок в сверхрешеточном ЛФД (б). Вверху схематически показана структура ЛФД (отмечена область сверхрёшетки) [14]
|
При прохождении электрона над барьером СР он разгоняется в электрическом поле и, попадая в КЯ, приобретает дополнительную энергию за счет разрыва зоны проводимости на гетерогранице 
. При этом можно считать, что коэффициент ударной ионизации α1, зависящий от энергии, для электронов, влетающих в КЯ, экспоненциально увеличивается по сравнению с коэффициентом α2 для электронов в широкозонном барьерном слое. Следовательно, среднее значение 
, равное
 , |
(7.1) |
тоже значительно увеличивается, где а и б – ширина КЯ и толщина ПБ. Если разрыв валентной зоны на гетерогранице 
значительно меньше , как это имеет место в системе GaAs/AlGaAs, среднее значение коэффициента 
увеличивается намного меньше, чем , что в результате приводит к сильному увеличению отношения 
и понижению шума.