142电力与电子技术Power&ElectronicalTechnology电子技术与软件工程ElectronicTechnology&SoftwareEngineering随着世界范围内经济水平的快速发展和科学技术的进步，传感器相关技术在各行各业中占据着越来越重要的地位。雪崩光电二极管(APD)凭借其响应速度快、体积较小、灵敏度高等诸多优势，在空间光通信、光电检测等场景中应用广泛。通常，在激光通信链路中，雪崩光电二极管用作接收单元中的核心器件，实现了捕捉光信号并进行光电转化及输出等功能，在上下游系统发挥着不可替代的作用。1APD简介1.1APD实现原理在光通信链路中，雪崩光电二极管（APD）通常作为光信号接收单元中的光电转化媒介，该元件中的核心元组为P-N结，P-N结需在适宜的偏压下工作，输入该元件的光在被其中的P-N结吸收后生成电信号，随后电信号输入后续电路中。在一定范围内，随着对该器件输入偏压的增大，APD输入的电信号也会成倍激增，这一光放大过程类似于雪崩现象，因此该器件得名雪崩光电二极管。APD的具体性能主要由四大因素决定：雪崩增益系数、增益带宽积、过剩噪声因子和温度特性。雪崩增益系数也被称为倍增因子，该系数由材质、APD结构及入射光信号频率共同决定，该系数通常在1～3的范围内。增益带宽随着离化系数比缓慢变化，若需要较高的增益带宽，需选择较大的电子离化系数、较小的空穴离化系数，并使具有较高离化系数的载流子注入到雪崩区。过剩噪声因子与噪声直接相关，通过降低该系数可得到较高的系统灵敏度。温度特性对器件性能也有较大影响，温度直接对离化系数、倍增因子、击穿电压造成影响，离化系数与温度成反比，而其他两参数与温度成正比。雪崩光电二极管进入工作状态后，环境温度会直接影响到APD的偏压点，进而其光电增益效果。为了保证接收模块的正常运作，工程师们会采用温度控制法或温度补偿法来进行调节，在工业制品中温敏电阻和TEC结合来实现的闭环温控方案最为常见。1.2APD制造工艺工业场景及科研场景下的APD多为硅基结构，其规格通常为1064nm，向APD输入高压后，APD内部会发生明显的边缘场效应，使得该器件有一定几率出现提前击穿现象，进而影响器件的光电转化效率和工作稳定性。工业界对此进行了深入研究，提出了多种方案及工艺进行降低边缘电场。工业设计者在原有的设计基础上，扩大了像元间间距，像元间的四周形成了多处较大的探测盲区，从而弱化了上述的边缘场效应。在具体设计中，APD被设计为四象限的结构，管芯结构采用正入光式平面型结构，...
