N+-P襯底結(jié)構(gòu)中的P型摻雜濃度一般大于1016 cm-3，造成pn結(jié)空間電荷區(qū)，也就是光生載流子漂移區(qū)的寬度太小，大部分的光生載流子產(chǎn)生在這個區(qū)域之外。這部分載流子的運動形式主要是緩慢的擴散運動，這就大大限制了光電二極管的工作速度。為了避免耗盡區(qū)外光生載流子擴散運動對器件性能的影響，并且不增加工藝的復雜度，一種如圖1所示的基于標準CMOS工藝的雙光電二極管（DPD）結(jié)構(gòu)被提了出來^[53]。

　　圖1  CMOS雙光電二極管結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)代的CMOS工藝和BiCMOS工藝都會采用自調(diào)整技術形成N阱或P阱。在阱中注入N＋或P＋區(qū)形成CMOS的源和漏。這樣就會形成兩個縱向排列背對背的pn結(jié)———個P＋－N阱二極管和一個N阱-P-P+襯底二極管。兩個二極管的陽極都接地，陰極是公共的，是光生電流的引出端。當該DPD與一個后模擬帶寬640 MHz的跨阻抗放大電路集成，并在陰極加上3.3 V反向電壓，測得上升時間和下降時間分別為拜=0.37 ns和/（＝0.70 ns。根據(jù)第1節(jié)中對數(shù)據(jù)率的保守估算式：DR＝2/3（tr十tf），該光電集成接收器的非歸零碼傳輸速率DR≥620 Mb/s［53］，實際可測得OEIC的-3 dB帶寬達到367 MHz。而當反偏5 V時，可測得室溫下的暗電流小于1 pA，光電探測器的響應度R＝0.4 A/W，再增加了波長/1＝638 nm下的抗反射涂層之后響應度增加到R=0.49 A/W（量子效率叩＝95%）°

　　當兩個pn結(jié)縱向排列時，它們的陽極同時接地，而公共的陰極加上高電壓，即兩個pn結(jié)都處于反向偏置。在P+-N阱耗盡區(qū)內(nèi)，光生載流子在電場作用下，電子向N阱、空穴向表面的P＋陽極作漂移運動。在另一個N阱-P-P+襯底耗盡區(qū)內(nèi)，光生的電子和空穴分別向N阱和P－P＋襯底的背面陽極作漂移運動。也就是說在較深區(qū)域產(chǎn)生的光生載流子也在電場作用下向光電二極管的兩極快速漂移運動，從而避免了載流子擴散運動對器件頻率特性的影響。在這兩個分布有電場的空間電荷區(qū)之外，它們之間由于N阱摻雜還存在一個梯度電場，同樣有助于產(chǎn)生在兩個耗盡區(qū)之間體硅內(nèi)的載流子快速運動。

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