钉扎光电二极管 (PPD) 在 P 型或 N 型(分别)衬底层上方的 N 型或 P 型扩散层中分别具有浅注入(P+ 或 N+)，因此中间扩散层可以完全耗尽多数载流子，如双极结型晶体管的基区。PPD(通常是 PNP)用于CMOS 有源像素传感器;索尼于 1975 年发明了一种带有时钟顶层 N 层的前身 NPN 变体，用于 CCD 图像传感器。

光敏二极管一、低暗电流

早期的电荷耦合器件图像传感器存在快门滞后问题。随着固定光电二极管的发明，这在很大程度上得到了解决。[21]它是由NEC的寺西信和 (Nobukazu Teranishi)、白木博光 (Hiromitsu Shiraki) 和石原康夫 (Yasuo Ishihara)于 1980 年发明的。 他们认识到，如果可以将信号载体从光电二极管转移到 CCD，则可以消除滞后。这导致他们发明了钉扎光电二极管，这是一种具有低滞后、低噪声、高量子效率和低暗电流的光电探测器结构。1982 年，Teranishi 和 Ishihara 与 A. Kohono、E. Oda 和 K. Arai 首次公开报道了它，并添加了抗开花结构。

光敏二极管二、光电倍增管

P-n 光电二极管的应用与其他光电探测器类似，例如光电导体、电荷耦合器件(CCD) 和光电倍增管。它们可用于生成取决于照明的输出(用于测量的模拟)，或用于改变电路的状态(数字，用于控制和切换或用于数字信号处理)。光电二极管用于消费电子设备，如光盘播放器、烟雾探测器、医疗设备[18]和用于控制从电视到空调的设备的红外遥控设备的接收器。对于许多应用，可以使用光电二极管或光电导体。这两种类型的光电传感器都可用于光测量，如在相机测光表中，或响应光照水平，如在天黑后打开街道照明。

光敏二极管三、机械障碍

所有类型的光电传感器都可用于响应入射光或作为同一电路或系统一部分的光源。光电二极管通常与光发射器(通常是发光二极管(LED))组合成单个组件，以检测光束是否存在机械障碍(开槽光开关)或耦合两个数字或模拟电路同时在它们之间保持极高的电气隔离，通常是为了安全(光耦合器)。LED 和光电二极管的组合也用于许多传感器系统，以根据其光吸收率表征不同类型的产品。

光敏二极管四、光敏器件

任何 p-n 结如果被照亮，都可能是一个光电二极管。二极管、晶体管和 IC 等半导体器件包含 p-n 结，如果它们被波长适合产生光电流的不需要的电磁辐射(光)照射，将无法正常工作。[12] [13]这可以通过将设备封装在不透明外壳中来避免。如果这些外壳对高能辐射(紫外线、X 射线、伽马射线)不是完全不透明，则二极管、晶体管和 IC 可能会因感应光电流而发生故障[14] 。来自包装的背景辐射也很重要。[15] 辐射硬化减轻了这些影响。在某些情况下，效果是实际需要的，例如将LED用作光敏器件(将LED 视为光传感器)或什至用于能量收集，有时称为发光和吸光二极管(LEAD)。

光敏二极管五、增益线性增加

使用光电二极管进行设计时，系统噪声通常是另一个挑战。输出噪声的主要来源是放大器的输入电压噪声和反馈电阻器的约翰逊噪声。来自反馈电阻器的噪声在没有额外放大的情况下出现在输出端。如果增加电阻器的大小来放大光电二极管电流，增益电阻器引起的噪声增加只会增加电阻器值增加的平方根。实际上，这意味着在光电二极管放大器中获得尽可能多的增益而不是添加第二个放大器级是有益的，因为在第二个放大器级中噪声会随增益线性增加。

光敏二极管六、频率范围

放大器的输出噪声是输入电压噪声乘以放大器的噪声增益。噪声增益不仅由反馈电阻器决定，还由反馈和输入电容器决定，因此它在整个频率范围内不是恒定的。图 6 显示了放大器噪声增益与频率的典型曲线图，其中叠加了闭环增益以供参考。您可以从该图中了解到两件事：输出噪声在某些频率下增加，以及噪声峰值可能超出放大器闭环截止带宽的频率范围。

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