II.3 Temps de réponse [La jonction PN et ses applications]

II.3 Temps de réponse

En première approximation, une PIN se comporte comme une source de courant en parallèle avec une résistance dynamique $r_{d}$ et une capacité de jonction $C_{j}$ . (Dans le domaine des hautes fréquences, nous devons aussi prendre en compte la résistance série $R_{s}$ , principalement attribuée à la zone frontale).

Le temps de réponse qu'une photodiode PIN peut être dû:

Soit à la constante de temps de charge: $τ = R_{L} C_{j} et t_{r} = 2,2 τ$
Soit au temps de transit dans la zce^[1] : $t_{r} = \frac{δ}{V_{th}}$ où $V_{th} = vitesse thermique du porteur = 10^{7} cm . s^{- 1}$ pour les électrons et $10^{6} cm . s^{- 1}$ pour les trous.

Remarque :

Afin de diminuer la constante de temps de charge, il est nécessaire de diminuer la capacité de jonction. Soit en réduisant la surface de la photodiode ou de faire en sorte que la zce^[1] soit la plus large possible. De plus, une zce^[1] plus large contribue à augmenter le rendement quantique du dispositif et à diminuer le temps de monté du signal. En revanche, une zone de charge d'espace plus large entraîne inévitablement un temps de transit des porteurs plus important.

Enfin, si la zce^[1] est trop étroite vis-à-vis de la longueur d'onde du faisceau de lumière incident, il faut prendre en compte un autre facteur dans le temps de réponse qui est le temps de diffusion nécessaire à la collecte des porteurs générés dans la zone arrière. Ce temps de collecte peut être très important, de l'ordre de quelque microsecondes.