電気通信主任技術者 電気通信工学の基礎 練習問題 第33問: 光通信の受光素子に用いるアバランシフォトダイオード (APD) と PIN フォトダイオードについての記述として、正しいものはどれか。

「APD は大きな逆方向電圧によるなだれ増倍で光電流を増やせるが、増倍の過程で雑音も加わる」が正しい記述です。フォトダイオードは逆方向電圧を加えて空乏層 (キャリアの無い層) を作り、光を吸収して生じた電子と正孔の対を電界で引き出して光電流にします。

APD はさらに大きな逆方向電圧を加え、加速されたキャリアが原子に衝突して新しい電子と正孔の対を作る現象 (衝突電離) を繰り返させて、光電流を内部で増やします (なだれ増倍)。増倍の回数はばらつくので、増倍に伴う雑音も生じます。

「PIN は APD より高い逆方向電圧で使う」は逆で、増倍させない PIN は APD より低い電圧で動きます。「逆方向電圧を低くするほど増倍率が大きい」も逆で、電圧を高くするほど増倍率は大きくなります。

「i 層を薄くするほど感度が上がる」は誤りで、i 層 (不純物の少ない層) は光を吸収する空乏層なので、薄くすると吸収できる光が減り感度は下がります。APD は高い逆方向電圧で内部増倍する代わりに、雑音も増える受光素子です。