传统 Si-PIN 光电二极管在 P 型和 N 型半导体之间加了一层 I 层，也叫本征层，通常用作吸收层。
I 层吸收光子后产生电子-空穴对。在反向偏置电场下，电子向 N 侧漂移，空穴向 P 侧漂移，两种载流子一起形成光生电流。
吸收层不一定用硅。比如 InP 基 InGaAs PIN 用 InGaAs 做吸收层，硅基集成 Ge-PIN 探测器用 Ge 薄膜做吸收层。
相关阅读：IMEC 的锗硅 PD 与 APD 探测器技术演进 ｜ 东京大学：光子计算与多端口 Ge 探测器的技术进展 ｜ Marvell：提升硅锗探测器带宽的两种新方案 ｜ 华为：带应力层的 C+L 波段 100G 带宽锗硅光探测器
理想情况下，I 层完全本征、没有掺杂；实际中，不管有意还是无意，它都会有一些低浓度的弱掺杂。
传统 PIN 里，电子和空穴都会贡献光生电流，它们在耗尽层中向两侧运动的速度会影响光响应速度，也就是带宽。
由于电子漂移速度比空穴快很多，因此载流子的渡越时间限制主要来自空穴。
所以，为了让空穴漂移更快，可以用轻 N 型背景做掺杂。
这样耗尽区内的电场不再是平直均匀的，而是从 N 侧向 P 侧逐渐增强，空穴往 P⁺ 漂移时经过的电场更强，漂移速度也就更快。
但这种方案里，空穴仍然是带宽的主要限制，不能完全消除。另一种更彻底的做法是只收集电子，让电子作为主要的载流子，而空穴不参与导电。
具体来说，在外加电压下，电子收集层会产生强电场，光生电子从吸收层向收集层运动，光生电流基本完全由吸收层来的电子产生。
漂移阻挡层主要阻挡空穴进入漂移区，电子则进入漂移层，最终被收集层收集。
这种只有电子参与光生电流的探测器，就是单向载流子探测器，英文 Uni-Traveling-Carrier Photodiode，简称 UTC-PD。
和传统 PIN 不同，UTC-PD 把吸收区和漂移收集区分开：吸收区是重掺杂 p⁺-InGaAs，漂移收集区是 n-InP。
空穴不需要经过长漂移路径，慢空穴对带宽的限制被消除，因此可以实现很高带宽。
但是呢，缩短载流子渡越路径虽然能提升带宽，但也会降低光吸收。可以通过折射，让光以边缘耦合方式进入探测器，即波导型 UTC-PD。
相关阅读：基础知识：波导型光电探测器
光入射到斜面发生折射，然后以一定角度斜入射到吸收层中，相比直接背入射，增大了光吸收面积。
感谢阅读。
若有不准确的地方请见谅！
光芯片、光器件、光模块（OFC2026）报告汇编，采用彩色打印和 A4 装订，上下两册共计 525 页，～20万字。有需要欢迎联系订购，价格实惠！
微信联系：WaytoICT