埋め込み型フォトダイオードについて

質問

フォトダイオードの構造は基本はpn接合です。別に暗電流を抑える意味で
pnp型（あるいはnpn）の埋め込み型フォトダイオードがあります。

同時に、このpnp構造（あるいはnpn）では空乏層の厚さがpn構造と比べて厚くなるので
光感度も向上すると思います。しかし、埋め込み型の光感度はpn型より
低い特性があるらしいのです。特に長波長側の光で。

素人感覚では空乏層が厚いほど感度も高いように思います。なぜ
埋め込み型の光感度はpn型より低くなるのでしょうか？

回答No.2

gontarohk

フォトダイオードでは、空乏層で光吸収によって発生した電子正孔対が空乏層内の電界によって掃引され、光電流になります。従って、空乏層の幅が広いほど効率が高くなるという、質問者の認識は正しいです。

ただ、埋め込み（プレーナー構造のことでしょうか）でもメサ構造でもpnpにすることはありません。このような構造は、フォトトランジスタとなり、一般のフォトダイオードではこのような層構造は使いません。おそらく、pin構造（不純物濃度の高いp層とn層の間に不純物濃度の低いi層を挟んだ構造）と勘違いしているのではないでしょうか。この場合、空乏層はi層の厚さになります。（つまり、空乏層はi層全体にわたってリーチスルーしている。）効率はｉ層の厚さによって決まりますが、あえてこれを薄くすることがあります。これは、フォトダイオードの応答速度が空乏層のキャリアの走行時間によってきまるため、効率を若干犠牲にして応答速度を早くすることを目的にしています。具体的には3dB帯域が10ＧＨｚを超えるようなフォトダイオードがこれにあたります。
また、ご質問の本旨ではないかもしれませんが、「埋め込み型」とはｐｎ接合の周囲を半導体で囲むのは、アバランシェフォトダイオードのように高電界を用いる素子で、接合周辺でのブレークダウンを防止するためのガードリングを作るために用いられます。一般のフォトダイオードではメサ型が一般的です。