10、SAGCM InP/InGaAs APDs：击穿电压和光增益的温度依赖性研究

SAGCM InP/InGaAs APDs：击穿电压和光增益的温度依赖性研究

在无制冷应用中，雪崩光电二极管（APD）的击穿电压温度依赖性是关键性能参数之一。然而，对于各类基于磷化铟（InP）的APD，此前尚未有关于击穿电压温度依赖性的理论建模，尽管有一些早期的实验研究成果。不同作者所报告的电离系数 $\alpha_1$ 和 $\beta_1$ 的温度依赖性存在较大差异，这对未来的建模研究提出了挑战。

1. 理论基础

• 参数提取与击穿电压计算 ：通过器件参数提取技术，能确保室温下击穿电压 $V_{br}$ 的精确匹配。一旦确定了 $\alpha_{eff}$ 和 $x_d$，任意温度下的 $V_{br}$ 可由公式（36）计算得出。其中，由公式（37）计算的 $F_{br}$ 是温度的强函数，其温度依赖性主要源于 $\alpha_1$ 和 $\beta_1$ 的温度依赖性。在一阶近似中，可忽略铟镓砷（InGaAs）吸收层的电离。
• 电离理论 ：
  • Baraff理论 ：提出了半导体中碰撞电离过程的广义理论，涉及阈值能量 $E_t$、每次声子散射的平均能量损失 $E_r$ 以及载流子在光学声子散射中的平均自由程 $\lambda$。但该公式只能进行数值计算，不太便于建模。
  • Okuto - Crowell理论 ：给出了适用于宽电场范围的解析表达式：
    $\alpha,\beta = -\exp\left{\frac{qF}{E_t}\left[0.217\l