雪崩光电二极管APD的噪声特性研究
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（1） 式中：K 为波尔茨曼常数；T 为绝对温度；B 为噪声带宽。
2 PD 散粒噪声 由于载流子的随机运动而导致电流的波动形成了散粒噪
声。散粒噪声和热噪声的起因都是源于电子和空穴的不规则 运动，无论何种光电二极管都会发生，并且，并不限于光电 二极管，与光毫无关系的所有半导体设备都会产生，它们是 难以消除和减小的噪声。对于 PIN 型 PD，散粒噪声包含起因 于光生电流的散粒噪声和起因于暗电流的散离噪声两部分。
（5）
式中：K、T 和 RL 分别表示波尔茨曼常数、绝对温度和负 载电阻。求最大值并忽略 Ids，求出的最大倍增率 Opt M 计算 如下。
（6）
4 结束语 对于 PIN PD，若希望降低热噪声就需要加大负载电阻，
这样就会导致响应速度变慢。为此，热噪声难以变小，导致了 在许多情况下，最低接收电平受到热噪声制约。而对于 APD， 在散粒噪声达到同等程度的热噪声之前，能够在不增加总的 噪声的条件下，成倍地增大信号。这样就能够在确保响应速 度的前提下，改善信噪比。
（2）
式中：iRD 为由并联电阻；RD 近似为热噪声电流；iSD 为由 暗电流引起的散粒噪声电流；iSP 表示由光电流引起的散粒噪 声电流。对于 APD 来讲，因为设置了倍增机构，所以总的散 粒噪声电流由倍增的散粒电流和没有倍增的散粒电流两部分 组成。
3 APD 的过剩噪声 电子、空穴和原子一旦发生冲突就会产生新的电子和空
穴，致使电流不规则变化从而形成噪声，这种噪声称为过剩 噪声。过剩噪声与材料有关，Si 材料的过剩噪声远小于 Ge 材 料的过剩噪声，因此 APD 的噪声要大于 PIN 型 PD 的噪声 [2]。 如果将 APD 的过剩噪声也归入到散粒噪声之中，则 APD 的散 粒噪声 In 计算如下：
（3） 式中：q 我电子的电荷量；IP 为 M=1 时的光生电流；Idg —————————————— 作者简介：薛凌云（1989-），男，陕西安康人，硕士，研究方向：
声分析 [J]. 半导体技术 ,2011,36(4):304-306+315.
（收稿日期：2017-10-15）
参考文献： [1] 卢春生 . 光电探测技术及应用 [M]. 北京 : 机械工业出版社 ,1992. [2] 郭赛 , 丁全心 , 羊毅 . 雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究 [J].
电光与控制 ,2012,19(3):69-73. [3] 占建明 , 汶德胜 , 王宏 , 等 . 基于光电二极管的前置放大电路噪
关键词：雪崩光电二极管；光电二极管、噪声特性
中图分类号：TN364+.2
文献标志码：A
文章编号：1672-3872（2017）22-0067-01
1 PD 热噪声 光电二极管 PD 必须外接负载电阻或运放等设备才能检测
出光电流，这些设备中，电子也在运动。这种运动只要温度 不是绝对零度，就会在热作用下发生不规则变化。这样，作 为电子整体运动的平均，观察到的电流是不规则变动的，这 种不规则变动产生的噪声称为热噪声 [1]。如果忽略 APD 内部 电阻的影响，只考虑外围电路的负载 RL（等效负载），则热 噪声电流 ij-APD 可以计算如下：
信号处理。
为基板内部发生的电流；B 为带宽；M 为倍增率；F 为过剩噪 声系数；Ids 为表面的漏电流。
电子的离子化率 (α) 和空穴的离子化率 (β) 之比称为 离子化率比 [k=α/β] 过剩噪声系数 F 可以用 k 和 M 表示。
（4） 公式（4）表示电子注入雪崩层的过剩噪声系数，若是空 穴注入雪崩层的过剩噪声系数，需要置换为 1/k 的形式。 APD 的噪声是伴随着倍增产生的，若倍增率增加则过剩噪 声增加，总的噪声也随之增大 [3]。信号也随着倍增率的增加 而增大，这样就存在一个使信噪比 S/N 最大的倍增率。APD 的 S/N 计算如下：
2017 年 11 月下
Mechanized Equipment
机械装备 67
雪崩光电二极管 ALeabharlann BaiduD 的噪声特性研究
薛凌云
（广东科技学院，广东 东莞 523083）
摘 要：雪崩二极管 APD 是一种在反向电压作用下，光电流成倍增长的高速、高灵敏度的光电二极管，在可见光通信中接收端设
计中起着举足轻重的作用。降低噪声可提高 APD 的性能，为了提高信号接收的可靠性，文章对 APD 的噪声特性进行了分析研究。
2 PD 散粒噪声 由于载流子的随机运动而导致电流的波动形成了散粒噪
声。散粒噪声和热噪声的起因都是源于电子和空穴的不规则 运动，无论何种光电二极管都会发生，并且，并不限于光电 二极管，与光毫无关系的所有半导体设备都会产生，它们是 难以消除和减小的噪声。对于 PIN 型 PD，散粒噪声包含起因 于光生电流的散粒噪声和起因于暗电流的散离噪声两部分。
（5）
式中：K、T 和 RL 分别表示波尔茨曼常数、绝对温度和负 载电阻。求最大值并忽略 Ids，求出的最大倍增率 Opt M 计算 如下。
（6）
4 结束语 对于 PIN PD，若希望降低热噪声就需要加大负载电阻，
这样就会导致响应速度变慢。为此，热噪声难以变小，导致了 在许多情况下，最低接收电平受到热噪声制约。而对于 APD， 在散粒噪声达到同等程度的热噪声之前，能够在不增加总的 噪声的条件下，成倍地增大信号。这样就能够在确保响应速 度的前提下，改善信噪比。
（2）
式中：iRD 为由并联电阻；RD 近似为热噪声电流；iSD 为由 暗电流引起的散粒噪声电流；iSP 表示由光电流引起的散粒噪 声电流。对于 APD 来讲，因为设置了倍增机构，所以总的散 粒噪声电流由倍增的散粒电流和没有倍增的散粒电流两部分 组成。
3 APD 的过剩噪声 电子、空穴和原子一旦发生冲突就会产生新的电子和空
穴，致使电流不规则变化从而形成噪声，这种噪声称为过剩 噪声。过剩噪声与材料有关，Si 材料的过剩噪声远小于 Ge 材 料的过剩噪声，因此 APD 的噪声要大于 PIN 型 PD 的噪声 [2]。 如果将 APD 的过剩噪声也归入到散粒噪声之中，则 APD 的散 粒噪声 In 计算如下：
（3） 式中：q 我电子的电荷量；IP 为 M=1 时的光生电流；Idg —————————————— 作者简介：薛凌云（1989-），男，陕西安康人，硕士，研究方向：
声分析 [J]. 半导体技术 ,2011,36(4):304-306+315.
（收稿日期：2017-10-15）
参考文献： [1] 卢春生 . 光电探测技术及应用 [M]. 北京 : 机械工业出版社 ,1992. [2] 郭赛 , 丁全心 , 羊毅 . 雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究 [J].
电光与控制 ,2012,19(3):69-73. [3] 占建明 , 汶德胜 , 王宏 , 等 . 基于光电二极管的前置放大电路噪
关键词：雪崩光电二极管；光电二极管、噪声特性
中图分类号：TN364+.2
文献标志码：A
文章编号：1672-3872（2017）22-0067-01
1 PD 热噪声 光电二极管 PD 必须外接负载电阻或运放等设备才能检测
出光电流，这些设备中，电子也在运动。这种运动只要温度 不是绝对零度，就会在热作用下发生不规则变化。这样，作 为电子整体运动的平均，观察到的电流是不规则变动的，这 种不规则变动产生的噪声称为热噪声 [1]。如果忽略 APD 内部 电阻的影响，只考虑外围电路的负载 RL（等效负载），则热 噪声电流 ij-APD 可以计算如下：
信号处理。
为基板内部发生的电流；B 为带宽；M 为倍增率；F 为过剩噪 声系数；Ids 为表面的漏电流。
电子的离子化率 (α) 和空穴的离子化率 (β) 之比称为 离子化率比 [k=α/β] 过剩噪声系数 F 可以用 k 和 M 表示。
（4） 公式（4）表示电子注入雪崩层的过剩噪声系数，若是空 穴注入雪崩层的过剩噪声系数，需要置换为 1/k 的形式。 APD 的噪声是伴随着倍增产生的，若倍增率增加则过剩噪 声增加，总的噪声也随之增大 [3]。信号也随着倍增率的增加 而增大，这样就存在一个使信噪比 S/N 最大的倍增率。APD 的 S/N 计算如下：
2017 年 11 月下
Mechanized Equipment
机械装备 67
雪崩光电二极管 ALeabharlann BaiduD 的噪声特性研究
薛凌云
（广东科技学院，广东 东莞 523083）
摘 要：雪崩二极管 APD 是一种在反向电压作用下，光电流成倍增长的高速、高灵敏度的光电二极管，在可见光通信中接收端设
计中起着举足轻重的作用。降低噪声可提高 APD 的性能，为了提高信号接收的可靠性，文章对 APD 的噪声特性进行了分析研究。