Професионално знаење

Лавина фотодиода

2022-08-01
Фотодиода со внатрешно засилување на сигналот со процес на лавина.
Лавинските фотодиоди се полупроводнички светлосни детектори (фотодиоди) кои работат на релативно високи обратни напони (обично во десетици или дури стотици волти), понекогаш само малку под прагот. Во овој опсег, носителите (електрони и дупки) возбудени од апсорпционите фотони се забрзуваат со силно внатрешно електрично поле и потоа генерираат секундарни носители, што често се случува во цевките за фотомултипликатор. Процесот на лавина се случува само на растојание од неколку микрометри, а фотострујата може да се засили многу пати. Затоа, фотодиодите од лавина може да се користат како многу чувствителни детектори, кои бараат помалку засилување на електронскиот сигнал и затоа помалку електронски шум. Сепак, квантниот шум и бучавата од засилувачот својствени за процесот на лавина ги негираат претходно споменатите предности. Адитивниот шум може квантитативно да се опише со бројката за адитивна бучава, F, што е фактор што го карактеризира зголемувањето на моќноста на електронскиот шум во споредба со идеалниот фотодетектор.
Треба да се забележи дека факторот на засилување и ефективната одговорност на APD се многу поврзани со обратниот напон, а соодветните вредности на различни уреди се различни. Затоа, вообичаена практика е да се карактеризира опсегот на напон во кој сите уреди постигнуваат одредена одговорност.
Пропусниот опсег на откривање на лавинските диоди може да биде многу голем, главно поради нивната висока чувствителност, што овозможува користење на помали шант отпорници отколку во нормалните фотодиоди.
Општо земено, кога пропусниот опсег за откривање е голем, карактеристиките на бучавата на APD се подобри од обичната PIN фотодиода, а потоа кога пропусниот опсег за откривање е помал, PIN фотодиодата и теснопојасниот засилувач со низок шум работат подобро. Колку е поголем факторот на засилување, толку е поголема бројката на дополнителна бучава, која се добива со зголемување на обратниот напон. Затоа, обратниот напон обично се избира така што бучавата од процесот на множење е приближно еднаква на онаа на електронскиот засилувач, бидејќи тоа ќе го минимизира целокупниот шум. Големината на адитивната бучава е поврзана со многу фактори: големината на обратниот напон, својствата на материјалот (особено, односот на коефициентот на јонизација) и дизајнот на уредот.
Лавинските диоди базирани на силикон се почувствителни во регионот на бранова должина од 450-1000 nm (понекогаш може да достигне 1100 nm), а најголемата одзивност е во опсег од 600-800 nm, односно брановата должина во овој регион со бранова должина е малку помала од онаа на Si p-i-n диодите. Факторот на множење (исто така наречен засилување) на Si APD варира помеѓу 50 и 1000 во зависност од дизајнот на уредот и применетиот обратен напон. За подолги бранови должини, APD бараат материјали од германиум или индиум галиум арсенид. Тие имаат помали фактори на множење на струјата, помеѓу 10 и 40. InGaAs APD се поскапи од Ge APD, но имаат подобри карактеристики на бучава и поголем пропусен опсег за откривање.
Типични апликации на лавински фотодиоди вклучуваат приемници во комуникации со оптички влакна, опсег, сликање, ласерски скенери со голема брзина, ласерски микроскопи и оптичка рефлектометрија на временски домен (OTDR).
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept