Fotodiod med intern signalförstärkning genom lavinprocess. Lavinfotodioder är halvledarljusdetektorer (fotodioder) som arbetar med relativt höga backspänningar (vanligtvis i tiotals eller till och med hundratals volt), ibland bara något under tröskelvärdet. I detta område accelereras bärarna (elektroner och hål) som exciteras av de absorberande fotonerna av ett starkt inre elektriskt fält och genererar sedan sekundära bärare, vilket ofta sker i fotomultiplikatorrör. Lavinprocessen sker bara över ett avstånd på några mikrometer, och fotoströmmen kan förstärkas många gånger. Därför kan lavinfotodioder användas som mycket känsliga detektorer, som kräver mindre elektronisk signalförstärkning och därför mindre elektroniskt brus. Kvantbruset och förstärkarbruset som är inneboende i lavinprocessen förnekar emellertid de tidigare nämnda fördelarna. Det additiva bruset kan kvantitativt beskrivas av den additiva brussiffran, F, som är en faktor som kännetecknar ökningen av elektronisk bruseffekt jämfört med en ideal fotodetektor. Det bör noteras att förstärkningsfaktorn och den effektiva responsen hos APD är mycket relaterade till den omvända spänningen, och motsvarande värden för olika enheter är olika. Därför är det vanligt att karakterisera ett spänningsområde där alla enheter uppnår en viss responsivitet. Detekteringsbandbredden för lavindioder kan vara mycket hög, främst på grund av deras höga känslighet, vilket tillåter användning av mindre shuntmotstånd än i vanliga fotodioder. Generellt sett, när detekteringsbandbredden är hög, är brusegenskaperna hos APD bättre än den vanliga PIN-fotodioden, och när detekteringsbandbredden är lägre presterar PIN-fotodioden och en smalbandsförstärkare med lågt brus bättre. Ju högre förstärkningsfaktor, desto högre siffra för extra brus, som erhålls genom att öka backspänningen. Därför väljs den omvända spänningen vanligtvis så att multiplikationsprocessbruset är ungefär lika med det för den elektroniska förstärkaren, eftersom detta kommer att minimera det totala bruset. Storleken på det additiva bruset är relaterat till många faktorer: storleken på backspänningen, materialegenskaperna (särskilt joniseringskoefficientförhållandet) och enhetens design. Kiselbaserade lavindioder är känsligare i våglängdsområdet 450-1000 nm (ibland kan nå 1100 nm), och den högsta responsiviteten ligger i intervallet 600-800 nm, det vill säga våglängden i denna våglängdsregion är något mindre än Si p-i-n dioder. Multiplikationsfaktorn (även kallad förstärkning) för Si APD:er varierar mellan 50 och 1000 beroende på enhetens design och den applicerade backspänningen. För längre våglängder kräver APD material germanium eller indium gallium arsenid. De har mindre strömmultiplikationsfaktorer, mellan 10 och 40. InGaAs APD:er är dyrare än Ge APD:er, men har bättre brusegenskaper och högre detekteringsbandbredd. Typiska tillämpningar av lavinfotodioder inkluderar mottagare inom fiberoptisk kommunikation, avståndsavstånd, bildbehandling, höghastighetslaserskannrar, lasermikroskop och optisk tidsdomänreflektometri (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
