Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 1201-1208 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:019800015070120100

Utilisation des mesures de bruit pour la détermination du photocourant primaire dans les photodiodes à avalanche N+Pπ P+ au silicium

R. Alabedra, C. Maille, D. Ratsira et G. Lecoy

Centre d'Etudes d'Electronique des Solides Université des Sciences et Techniques du Languedoc, 34060 Montpellier Cedex, France

Abstract
The use of a photodetector requires a satisfactory knowledge about the noise equivalent power which is a function of the multiplication of the charge carriers. In a silicon diode of the type N+PπP+, the extension of the space charge and the impact ionisation together cause an increase in the initial photocurrent. It is the purpose of this paper to make a distinction between these two effects. The former increases the primary photocurrent whereas the latter multiplies it. Noise measurements are used to mark this transition. The authors show in particular that the increase of the primary photocurrent due to the extended space charge region can attain a factor of two (if this value is unknown, the errors in the determination of the noise equivalent power of the photodiode can be substantial).

Résumé
L'utilisation d'un photodétecteur nécessite la connaissance de sa puissance équivalente de bruit qui est une fonction du facteur de multiplication des porteurs de charges. Dans une photodiode au Si du type N+PπP +, l'extension de la zone de charge d'espace et l'ionisation par impact des porteurs entraînent simultanément une augmentation du photocourant initial. L'objet de cet article est de dissocier les deux effets, le premier ayant pour conséquence l'augmentation du photocourant primaire qui sera alors multiplié pour donner le courant résultant. Les mesures de bruit de fond permettent d'atteindre le photocourant non multiplié. Les auteurs montrent dans le cas particulier de ces dispositifs que l'augmentation du photocourant primaire due à l'extension de la charge d'espace peut atteindre un facteur 2. (La non-connaissance de cette valeur entraînant naturellement d'importantes erreurs sur la détermination de la puissance équivalente de bruit de la photodiode en régime de fonctionnement).

PACS
0762 - Detection of radiation bolometers, photoelectric cells, i.r. and submillimetre waves detection.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7270 - Noise processes and phenomena in electronic transport.
7340L - Electrical properties of semiconductor to semiconductor contacts, p n junctions, and heterojunctions.
4250 - Photoelectric devices.

Key words
avalanche photodiodes -- noise -- silicon -- space charge -- noise measurements -- photodetector -- noise equivalent power -- impact ionisation -- primary photocurrent -- extended space charge region -- charge carrier multiplication -- Si diode