5-2光探测器的作用和原理是什么？

光探测过程的基本机理是光吸收。假如入射光子的能量hν超过禁带能量E_g，只有几微米宽的耗尽区每次吸收一个光子，将产生一个电子-空穴对，发生受激吸收，如图4-4c和图5-1a所示。在PN结施加反向电压的情况下，受激吸收过程生成的电子-空穴对在电场的作用下，分别离开耗尽区，电子向N区漂移，空穴向P区漂移，空穴和从负电极进入的电子复合，电子则离开N区进入正电极。从而在外电路形成光生电流I_P。当入射功率变化时，光生电流也随之线性变化，从而把光信号转变成电流信号。

光敏二极管的本征响应带宽由载流子在电场区的渡越时间t_tr决定，而载流子的渡越时间与电场区的宽度W和载流子的漂移速度V_d有关。由于载流子渡越电场区需要一定的时间t_tr，对于高速变化的光信号，光敏二极管的转换效率就相应降低。

定义光敏二极管的本征响应带宽Δf为，在探测器入射光功率相同的情况下，接收机输出高频调制响应与低频调制响应相比，电信号功率下降50%（3dB）时的频率，如图5-1b所示，Δf与上升时间τ_tr成反比

式中，上升时间τ_tr定义为输入阶跃光脉冲时，探测器输出光电流最大值的10%上升到90%所需的时间。(www.xing528.com)

图5-1 PN结光探测器原理说明

a）反向偏置的PN结，在耗尽区产生线性变化的光场，当光入射时，光生电子空穴对分别向N区和P区漂移，在外电路产生光生电流 b）探测器的频率响应带宽