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雪崩光电二极管是目前最成熟的红外单光子探测器结构，它是基于内光电效应和内部电子碰撞电离增益机制实现超灵敏探测，雪崩光电二极管通常由p-n结构成，并工作在反向偏置电压条件下，当反向偏压大于器件的击穿电压时，耗尽层中的光生电子-空穴对被加速获得足够动能，通过与晶格碰撞电离实现电子空穴对的倍增，这种雪崩链式效应使得探测器内部电信号急速放大，此时倍增因子趋于无穷大，该过程也被称为盖革模式(Geigermode)，是实现单光子计数的必要条件。然而由于盖革模式下器件雪崩效应无法自行停止，因此需要通过设计外部淬灭电路来控制器件的雪崩过程。
