双光电二极管（DPD）

　　N+-P衬底结构中的P型掺杂浓度一般大于1016 cm-3，造成pn结空间电荷区，也就是光生载流子漂移区的宽度太小，大部分的光生载流子产生在这个区域之外。这部分载流子的运动形式主要是缓慢的扩散运动，这就大大限制了光电二极管的工作速度。为了避免耗尽区外光生载流子扩散运动对器件性能的影响，并且不增加工艺的复杂度，一种如图1所示的基于标准CMOS工艺的双光电二极管（DPD）结构被提了出来^[53]。

　　图1  CMOS双光电二极管结构

　　现代的CMOS工艺和BiCMOS工艺都会采用自调整技术形成N阱或P阱。在阱中注入N＋或P＋区形成CMOS的源和漏。这样就会形成两个纵向排列背对背的pn结———个P＋－N阱二极管和一个N阱-P-P+衬底二极管。两个二极管的阳极都接地，阴极是公共的，是光生电流的引出端。当该DPD与一个后模拟带宽640 MHz的跨阻抗放大电路集成，并在阴极加上3.3 V反向电压，测得上升时间和下降时间分别为拜=0.37 ns和/（＝0.70 ns。根据第1节中对数据率的保守估算式：DR＝2/3（tr十tf），该光电集成接收器的非归零码传输速率DR≥620 Mb/s［53］，实际可测得OEIC的-3 dB带宽达到367 MHz。而当反偏5 V时，可测得室温下的暗电流小于1 pA，光电探测器的响应度R＝0.4 A/W，再增加了波长/1＝638 nm下的抗反射涂层之后响应度增加到R=0.49 A/W（量子效率叩＝95%）°

　　当两个pn结纵向排列时，它们的阳极同时接地，而公共的阴极加上高电压，即两个pn结都处于反向偏置。在P+-N阱耗尽区内，光生载流子在电场作用下，电子向N阱、空穴向表面的P＋阳极作漂移运动。在另一个N阱-P-P+衬底耗尽区内，光生的电子和空穴分别向N阱和P－P＋衬底的背面阳极作漂移运动。也就是说在较深区域产生的光生载流子也在电场作用下向光电二极管的两极快速漂移运动，从而避免了载流子扩散运动对器件频率特性的影响。在这两个分布有电场的空间电荷区之外，它们之间由于N阱掺杂还存在一个梯度电场，同样有助于产生在两个耗尽区之间体硅内的载流子快速运动。

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