光电探测器包括：PD光电二极管、APD雪崩光电二极管、SAPD单光子雪崩二极管、MPPC/SiPM多像素光子计数器/硅光电倍增管、PMT光电倍增管等等。
PD光电二极管（PhotoDiode）是一种利用半导体材料的光电效应，能够将接到的光信号转成电流信号输出的光电传感器件。
根据光电二极管的物理结构分类，常见的有PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩二极管。普通 PN 结光电二极管的耗尽层比较窄，光电转换效率低，由于耗尽层外没有内电场的存在光生载流子只能靠较慢的扩散运动到达电极两端，这就导致其响应速度慢，不适合高频应用。一种改进方法是在重掺杂的P区和N区之间，加入一层接近本征半导体材料的区域，称为I区。由于有P、I、N 3层结构，所以这类光电二极管被称为PIN光电二极管。
所有PIN 光电二极管还具有噪声小、可靠性高、使用方便的特点，主要用于精密光电检测和高速光通信领域。
所以一般PD光电二极管泛指工作在普通状态的PN和PIN光电二极管，因其PIN结的优点，使用比较多的是PIN光电二极管。
选型要点：
1、光谱范围 λ
2、响应度 RE / 量子效率 QE
3、光敏面积尺寸
4、响应时间 Tr / 带宽 BW
5、结电容 CJ
6、分流电阻 RSH
7、暗电流 ID
8、反向偏置电压 VR
9、噪声等效功率 NEP
1、光谱范围 λ（Spectral range）：即使用的工作波长，目前主要有基于硅（Si）和铟镓砷（InGaAs）两种衬底材料。它们主要的差异是适用的光谱不同，从应用角度而言，原理上差别不大。
硅（Si）材料的波长范围是：400nm~1100nm；
铟镓砷（InGaAs）材料的波长范围是：800nm~1700nm；
铟镓砷（InGaAs）材料响应速度更快，常用于高速信号中。硅材料晶圆更加成熟，从成本和可获得性来讲是大范围应用的必然选择。
2、响应度 RE（Responsivity）：是描述光电二极管输出光电流与入射辐射功率之间的关系，与波长λ相关，也用符号R(λ)表示。响应度有时称为响应率或者光灵敏度(Photosensitivity)，用符号S表示。假定入射波长为λ，入射功率为Pin，单位为W，光电二极管平均输出光电流为Iph，单位为A，响应度R(λ)的计算公式为:
由于响应度与波长不是线性关系，一般都会给出光谱响应曲线：
图1：曲型光谱响应特性--硅材料和铟镓砷材料
量子效率 QE (Quantum efciency)是描述光电二极管光电转换能力的参数，定义为平均单位时间内产生的电子数量与入射光子数量之比，单位一般为%。由于不同波长的光子能量不同，所以QE的峰值是可能与响应度RE不一样的。两者的换算公式为：
量子效率和响应度都是对光电二极管转换效率的定量描述。量子效率是从入射光子和光电子的微观角度描述，响应度是从入射光功率和输出光电流的宏观角度描述。
3、光敏面积尺寸（Photosensitive Area Size）：即感光有效尺寸，常见的有方形和圆形，大的有10mm*10mm，小的有40um。尺寸越大响应速度越慢，所以面积大的一般用于测量光功率，感光面积要大于光斑大小；而面积小的一般用于测量脉冲信号，常见的高速铟镓砷（InGaAs）光电二极管，一般使用FC/APC封装将光纤耦合到感光面。选择光敏面积时，应与响应时间综合考虑。
4、响应时间 Tr（Response time）：即上升时间，响应时间Tr跟负载电阻RL和结电容CJ有关，负载电阻越小响应时间越小，结电容越小响应时间越小，而结电容与反向偏置电压Vr有关。所以参数中一般会给出测试条件，如RL=50Ω，VR=5V。
带宽 BW（Band width）=0.35/响应时间（单位ns），计算结果的单位是GHz。例：响应时间为0.14ns的带宽为2.5GHz。
5、结电容 CJ（Junction capacitance）：是光电二极管内部PN结的寄生电容，一般在几pF到几千pF，结电容CJ越小，响应时间越小，带宽越大。结电容主要受感光面积和反向偏置电压影响，这就是前文提到的，感光尺寸越大响应时间越大，反向偏置电压越大结电容越小。
一般规格书会给出反向偏置电压VR=0V和5V时条件下结电容CJ。光电二极管的封装导致电路中还存在寄生电容，有些厂家会把结电容和寄生电容合并在一起统称为终端电容(Terminal capacitance)，用符号CT来表示，这个数据对应用来说更加实用。
VR=0V时，处于零偏模式/光伏模式，此模式下光电二极管两端的电势差为0V，消除了暗电流，常用于精密检测；
VR=5V时，处于反偏模式/光导模式，此模式下结电容小，响应速度快，常用于高速检测。
图2：光电二极管的光伏模式和光导模式
6、分流电阻 RSH（Shunt resistance）：是光电二极管在反向偏置条件下的电阻，通常在没有光照的情况下，对光电二极管施加10mV反向偏置电压，根据反向电流IPD(Vr=10mV)计算得到：
RSH=10mV/IPD(Vr=10mV)
分流电阻RSH的理想值是无穷大的，实际值一般在MΩ到GΩ级别。阻值会随温度变化而变化。
分流电阻RSH会产生热噪声，热噪声在光伏模式下的主要噪声来源，当然，随着信号越来越强，信号本身的散粒噪声也会相应增大，最终成为主要噪声来源。
光电二极管等效电路模型：可以简化成一个理想二极管、一个与入射辐射强度成比例的电流源、一个分流电阻和一个结电容相并联。
图3：光电二极管的等效模型
7、暗电流 ID（dark current）：是光电二极管在反向偏置电压下，即使没有光照，也会造成一个微小的反向电流经过PN结，这个电流被称为暗电流。在微弱信号的精密测量应用中，暗电流带来的误差需要测量并校正。
暗电流受ID受器件材料、光敏面积、反向偏置电压、温度影响，一般在pA或nA级别。光敏面积越大暗电流越大，反向偏置电压越大暗电流越大，温度越高暗电流越大。
8、反向偏置电压 VR（Reverse voltage）：在光电二极管两端施加反向电压称为反向偏置电压，一般用Vbias或VR表示。
没有光照的条件下，给PN结施加反向偏置电压后会有一个微小的反向电流IR经过PN结，在一定范围内，这个电流基本不随反偏电压的变化而改变，称为反向饱和电流（暗电流）。当反向偏置电压VR增大到一定程度，反向饱和电流IR会突然急剧增大，这称为PN结的反向击穿，把反向饱和电流增大到某一数值时对应的反向偏置电压大小，定义为光电二极管的反向击穿电压(Breakdown voltage)，简称击穿电压，用符号 VBR 表示。反向饱和电流IR的门限随厂家和型号而异有的是IR=2μA，有的是IR=-10μA。从电流门限值也可以看出，这个反向击穿并没有破坏PN 结，撤去反偏电压后，并不会对光电二极管造成永久损伤。
施加反压偏置电压会减小结电容、增加暗电流，一般使用5V-12V。PD光电二极管与APD雪崩二极管的最大区别就是APD雪崩二极管可以施加100V以上的反压偏置电压。
9、噪声等效功率 NEP（Noise EquivalentPower）：在光电二极管输出光电流中，除了信号电流，还包含噪声电流。当信号电流与噪声电流无法区分，光电二极管也就失去了光电检测的能力，此时的入射辐射功率Pin定义为噪声等效功率(Noise EquivalentPower，NEP )。
NEP的大小与带宽相关，更常见的是用其谱密度来描述光电二极管的光电检测能力，单位为W/√z ，一般在10-15~10-14(W/√Hz)级别。NEP是光电二极管固有的噪声水平，是可检测到的最小信号功率，它决定了光电二极管的探测下限。NEP越小，说明光电二极管越灵敏，检测能力越强，更适合弱光探测的应用。感光面积越大，能够探测的最小入射功率越低，但寄生结电容也越大。
