激光雷达 “眼睛” 里的实力派：一文读懂 APD 雪崩光电二极管
自动驾驶、机器人、工业 3D 感知全面爆发，激光雷达（LiDAR）成为核心感知硬件。而决定激光雷达能看多远、看多清、抗不抗噪、稳不稳定的，正是接收端的光电探测器。它是负责把微弱光信号变成可用电信号的核心器件。
目前车载与工业领域最主流的三大探测器：APD、SPAD、SiPM，名字相似、原理相近，却在性能、成本、场景上天差地别。很多工程师、产品经理、投资人都被绕晕。比如以下几个问题就是常被问的问题：
为什么老款激光雷达多用 APD？ SPAD 和 SiPM 明明都是单光子，到底差在哪？ 长距、低反、强光、车规高温，该怎么选？
前面花了几篇文章介绍激光雷达的发射端，从本文开始将跟大家讲透三大探测器，帮你快速选型、避坑、看懂行业趋势。
图1 多形态光电探测器
在主流的三大探测器中，其中APD（雪崩光电二极管） 凭借成熟、稳定、线性好的优势，长期占据激光雷达接收端主流位置，堪称 “低调的实力派”。
今天我尝试用通俗易懂的方式，讲讲 APD 是什么、凭什么能打以及未来怎么走。
APD 到底是什么？
APD与普通PD的核心区别在于是否具备内部增益机制。
普通PD在光子入射后产生电子-空穴对，在电场作用下直接形成光电流输出，一个光子最多产生一对载流子，因此灵敏度相对较低，但其工作电压低（通常5-20V）、噪声小、响应速度快，且电路设计简单、成本低廉，广泛应用于光功率计、遥控器、环境光传感器等常规光探测场景。
APD则工作在高反向偏压（几十至上百伏）下，利用雪崩倍增效应使光生载流子在强电场中加速碰撞晶格，产生链式倍增，从而实现数十至上千倍的内部增益，能够探测比普通光电二极管微弱约10倍的光信号。当然，这种高灵敏度是以更高的噪声、更复杂的温度补偿电路、更高的成本以及增益与带宽的折中为代价。
图 2 APD vs PD
核心原理：一场可控的电子 “雪崩”
APD 的魔法，全在雪崩倍增四个字里。
APD是一种工作在较高反向偏压下的半导体光检测器件，其核心工作原理基于雪崩倍增效应。当光子入射到APD的光敏区时，被吸收后产生电子-空穴对。在器件内部施加的高反向偏压（通常接近击穿电压）作用下，这些光生载流子在强电场区域被加速获得足够高的动能，与晶格原子发生碰撞电离，产生新的电子-空穴对。这些新产生的载流子再次被加速并继续碰撞，形成类似雪崩的链式倍增过程，从而使光电流获得数十甚至上千倍的内部增益，从而放大微弱光信号。废话少说，概括为以下几个步骤：
光子入射 → 产生少量电子 - 空穴对 加高反向偏压（接近但低于击穿电压） 载流子被强电场加速，高速碰撞晶格 撞出更多新载流子，形成链式放大 微弱光信号 → 被放大几十～几百倍，变成可测电流
图 3 APD的工作原理图
工作在线性模式：输出电流和入射光强成正比 增益可控：通过调节反向偏压，精准控制放大倍数 不 “乱放大”：保持信号原貌，适合测距、测反射率
APD 凭什么成为激光雷达主流？
1. 线性好，能同时测距离 + 反射率
APD 输出和光强线性对应，既能算飞行时间的距离，又能通过信号幅度判断目标反射率，如黑车还是白车，路面能轻松区分。 SPAD 只能输出有无光子，没法直接测强度。
2. 成熟稳定，车规级可靠
工艺成熟、良率高、成本可控 高温稳定性好，支持 - 40℃~125℃车规环境 噪声控制成熟，强光下不易饱和，抗干扰强
3. 长距探测王者
远距离、低反射、雨雾天，回波极微弱。APD 凭借高增益及宽动态范围，在200m+长距场景依然稳准，是远距离激光雷达的标配。
4. 速度快，适配脉冲激光雷达
响应速度纳秒级，完美匹配 905nm、1550nm 脉冲激光，测距精度轻松到厘米级。
APD 用在哪些地方？不止激光雷达
APD 不只是车载专属，它是光电探测界的全能选手，以下场景都有应用：
车载激光雷达：905nm、1550nm 长距主收 光纤通信：1310、1550nm 长距传输接收 激光测距 / 测绘：无人机、测绘雷达 工业检测：微弱光、光谱、高精度探测 医疗 / 科研：荧光检测、粒子探测等
APD 有短板吗？
没有完美器件，APD 也有局限：
需较高反向电压（几十～上百伏），电路稍复杂 增益随温度飘移，需要温度补偿 极弱光（单光子级）灵敏度不如 SPAD/SiPM 但这些问题在工程上早已成熟解决，不影响它成为量产首选。
APD 未来怎么走？
硅 APD 持续优化：905nm 更高增益、更低噪声、更小尺寸 InGaAs APD 崛起：适配 1550nm 人眼安全长距雷达 阵列化集成：小像素、高压 CMOS 集成，向全固态靠拢
与 SPAD 互补共存：长距 APD、近距 SPAD，组合最强感知方案
APD 不是最炫酷的新技术，却是最稳、最成熟、最能打的激光雷达接收器件。它用线性增益、可靠性能、量产成本，撑起了今天绝大多数车载与工业激光雷达。