Фотодіод із внутрішнім посиленням сигналу лавинним процесом. Лавинні фотодіоди — це напівпровідникові детектори світла (фотодіоди), які працюють при відносно високих зворотних напругах (зазвичай у десятках або навіть сотнях вольт), іноді лише трохи нижче порогової. У цьому діапазоні носії (електрони та дірки), збуджені поглинаючими фотонами, прискорюються сильним внутрішнім електричним полем, а потім генерують вторинні носії, що часто трапляється у фотоелектронних помножувачах. Лавинний процес відбувається лише на відстані кількох мікрометрів, і фотострум може багаторазово посилюватися. Таким чином, лавинні фотодіоди можна використовувати як дуже чутливі детектори, що потребують меншого посилення електронного сигналу і, отже, меншого електронного шуму. Однак квантовий шум і шум підсилювача, властиві лавинному процесу, зводять нанівець вищезазначені переваги. Адитивний шум можна кількісно описати коефіцієнтом адитивного шуму F, який є фактором, що характеризує збільшення потужності електронного шуму порівняно з ідеальним фотодетектором. Слід зазначити, що коефіцієнт підсилення та ефективна чутливість APD дуже пов’язані із зворотною напругою, і відповідні значення різних пристроїв різні. Тому прийнято характеризувати діапазон напруг, у якому всі пристрої досягають певної чутливості. Смуга пропускання лавинних діодів може бути дуже високою, в основному завдяки їх високій чутливості, що дозволяє використовувати менші шунтові резистори, ніж у звичайних фотодіодах. Загалом кажучи, коли смуга пропускання виявлення висока, шумові характеристики APD кращі, ніж у звичайного фотодіода PIN, а коли смуга пропускання виявлення нижча, фотодіод PIN і малошумний вузькосмуговий підсилювач працюють краще. Чим вище коефіцієнт підсилення, тим вище додатковий коефіцієнт шуму, який виходить за рахунок збільшення зворотної напруги. Тому зворотню напругу зазвичай вибирають таким чином, щоб шум процесу множення приблизно дорівнював шуму електронного підсилювача, оскільки це мінімізує загальний шум. Величина адитивного шуму пов'язана з багатьма факторами: величиною зворотної напруги, властивостями матеріалу (зокрема, коефіцієнтом іонізації) і конструкцією пристрою. Лавинні діоди на основі кремнію більш чутливі в області довжин хвиль 450-1000 нм (іноді можуть досягати 1100 нм), а найбільша чутливість - в діапазоні 600-800 нм, тобто довжина хвилі в цій області трохи менша. менше, ніж у Si p-i-n діодів. Коефіцієнт множення (також званий підсиленням) Si APD коливається від 50 до 1000 залежно від конструкції пристрою та прикладеної зворотної напруги. Для більшої довжини хвилі APD потребують матеріалів з арсеніду германію або галію. Вони мають менші коефіцієнти множення струму, від 10 до 40. InGaAs APD дорожчі, ніж Ge APD, але мають кращі шумові характеристики та вищу смугу виявлення. Типове застосування лавинних фотодіодів включає приймачі у волоконно-оптичному зв’язку, вимірювання дальності, формування зображень, високошвидкісні лазерні сканери, лазерні мікроскопи та оптичну рефлектометрію у часовій області (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
