红外探测器在汽车工业中,无论在初始的整车生产制造或高级的汽车智能辅助技术等各个环节都有着重要的应用;随着如今新能源汽车朝着智能化、辅助化方向愈发迅速的发展,对于先进红外探测器有着迫切的需求。但高性能中波红外探测器工作时的制冷需求,仍是限制其广泛应用的主要障碍。为了实现在室温条件下的非制冷红外探测工作,设计了一种吸收、电荷、倍增层分离（Separated absorption,charge and multiplication layer,SACM）的异质结构锑化铟雪崩光电二极管（In Sb-APD）探测器。采用Silvaco-TCAD软件,结合半导体物理模型与材料特性参数对探测器进行逐步建模与仿真。首先对在空穴型、本征、电子型（P-type/intrinsic/N-type,PIN）结构基础上的吸收、倍增层分离（Separated absorption and multiplication layer,SAM）的异质结构In Sb-APD探测器进行了设计与初步模拟。利用宽禁带半导体材料作为上下接触层,形成双异质结结构,光吸收区域优化为SAM结构。初步分析结果表明:通过能带工程选取适当的掺杂浓度后,在导带和价带两侧分别引入了电子及空穴势垒,抑制了扩散电流的同时保证了光生载流子的传输。室温下的暗电流分析可知,由于反向偏压下吸收层与倍增层间的载流子排除作用,俄歇复合被明显抑制;肖特基-里德-霍尔复合为暗电流主要生成机制,带对带隧穿在高偏压下的影响显著。同时重掺杂的吸收层对于探测器的影响不能忽略。探测器增益受到暗电流的限制严重,归一化探测率为2.866×10~9 cm·Hz1/2W-1。其次为了优化探测器性能,对结构参数变化的影响进行了分析:增大吸收层掺杂浓度可以得到较低的暗电流,但响应度下降明显;增大吸收层厚度后,探测器开关特性变好,响应度先增大后减小。在倍增层残余掺杂浓度较大时,探测器瞬态响应急剧变差,同时耗尽层宽度缩小,内建电场分布不均,雪崩电离过程受限。随着倍增层的增厚,探测器光响应度增大、结电容降低,但暗电流随之升高,瞬态响应开始变差。探测器穿通电压与倍增层厚度变化成正相关,而在厚度较薄时与击穿电压的关系为负相关。N型接触层对于探测器的影响很小,表明该处的载流子提取作用对性能影响不大。同时非有意掺杂I区为N型（PνN）的结构有着较低的起始电压与饱和暗电流,是合理的结构选择。最后在研究基础上,引入了调控探测器内部电场的电荷层,构成SACM结构。光电性能分析结果表明:增大电荷层掺杂浓度有利于探测器的内部电场调节,但过大时探测器开关特性急剧变差;较厚的电荷层有效控制了吸收层的电场强度,使其与倍增层间得到区分,但暗电流增大明显,且工作所需外加偏压较高。高浓度的薄电荷层可以在提高穿通电压,降低击穿电压的同时避免吸收层在处于穿通状态前被击穿。探测器的穿通电压为12 V、击穿电压为72 V。当探测器工作在线性模式下时,增益增长至20。SACM结构的光电流最大值增大,但恢复时间有所升高;其响应度最大值为3.06 A/W,峰值处的外量子效率达到67.6%,但响应度峰值为5.6μm没有改变。归一化探测率为4.473×10~9cm·Hz1/2W-1。