Fotodioda z wewnętrznym wzmocnieniem sygnału w procesie lawinowym. Fotodiody lawinowe to półprzewodnikowe detektory światła (fotodiody), które działają przy stosunkowo wysokich napięciach wstecznych (zwykle w dziesiątkach, a nawet setkach woltów), czasami tylko nieznacznie poniżej progu. W tym zakresie nośniki (elektrony i dziury) wzbudzone przez pochłaniające fotony są przyspieszane przez silne wewnętrzne pole elektryczne, a następnie generują nośniki wtórne, co często ma miejsce w fotopowielaczach. Proces lawinowy zachodzi tylko na odcinku kilku mikrometrów, a fotoprąd może być wielokrotnie wzmacniany. Dlatego fotodiody lawinowe mogą być używane jako bardzo czułe detektory, wymagające mniejszego wzmocnienia sygnału elektronicznego, a tym samym mniejszego szumu elektronicznego. Jednak szum kwantowy i szum wzmacniacza nieodłącznie związany z procesem lawinowym negują wspomniane wcześniej zalety. Szum addytywny można ilościowo opisać współczynnikiem szumu addytywnego F, który jest współczynnikiem charakteryzującym wzrost mocy szumu elektronicznego w porównaniu z idealnym fotodetektorem. Należy zauważyć, że współczynnik wzmocnienia i efektywna reakcja APD są bardzo związane z napięciem wstecznym, a odpowiadające im wartości różnych urządzeń są różne. Dlatego powszechną praktyką jest charakteryzowanie zakresu napięcia, w którym wszystkie urządzenia osiągają określoną czułość. Szerokość pasma detekcji diod lawinowych może być bardzo duża, głównie ze względu na ich wysoką czułość, co pozwala na zastosowanie mniejszych rezystorów bocznikowych niż w zwykłych fotodiodach. Ogólnie rzecz biorąc, gdy szerokość pasma wykrywania jest wysoka, charakterystyka szumowa APD jest lepsza niż zwykłej fotodiody PIN, a następnie, gdy szerokość pasma wykrywania jest niższa, fotodioda PIN i wzmacniacz wąskopasmowy o niskim poziomie szumów działają lepiej. Im wyższy współczynnik wzmocnienia, tym wyższy dodatkowy współczynnik szumów, który uzyskuje się poprzez zwiększenie napięcia wstecznego. Dlatego napięcie wsteczne jest zwykle wybierane tak, aby szum procesu mnożenia był w przybliżeniu równy szumowi wzmacniacza elektronicznego, ponieważ zminimalizuje to ogólny szum. Wielkość szumu addytywnego jest związana z wieloma czynnikami: wielkością napięcia wstecznego, właściwościami materiału (w szczególności współczynnikiem jonizacji) oraz konstrukcją urządzenia. Diody lawinowe na bazie krzemu są bardziej czułe w zakresie długości fali 450-1000 nm (czasami mogą osiągnąć 1100 nm), a najwyższa czułość jest w zakresie 600-800 nm, to znaczy długość fali w tym obszarze długości fali jest nieznacznie mniejszy niż diod Si p-i-n. Mnożnik (zwany także wzmocnieniem) Si APD waha się między 50 a 1000, w zależności od konstrukcji urządzenia i zastosowanego napięcia wstecznego. W przypadku dłuższych fal APD wymagają materiałów zawierających arsenek germanu lub indu i galu. Mają mniejsze mnożniki prądu, od 10 do 40. APD InGaAs są droższe niż APD Ge, ale mają lepszą charakterystykę szumową i większą szerokość pasma wykrywania. Typowe zastosowania fotodiod lawinowych obejmują odbiorniki w komunikacji światłowodowej, określanie odległości, obrazowanie, szybkie skanery laserowe, mikroskopy laserowe i optyczną reflektometrię w dziedzinie czasu (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
