Los fotodiodos de avalancha son fotodetectores semiconductores (fotodiodos) que funcionan a tensiones inversas relativamente altas (generalmente decenas o incluso cientos de voltios), a veces sólo ligeramente por debajo del umbral. Dentro de este rango, los portadores (electrones y agujeros) excitados por fotones absorbentes son acelerados por un fuerte campo eléctrico interno y luego se producen portadores secundarios, que generalmente ocurren en un Fotomultiplicador. El proceso de avalancha sólo ocurre a una distancia de unos pocos micrones, y la fotocorriente puede amplificarse muchas veces. Por lo tanto, el Fotodiodo de avalancha puede ser utilizado como un detector muy sensible y requiere menos amplificación de señal electrónica, por lo que el ruido electrónico es menor. Sin embargo, el ruido cuántico inherente y el ruido del amplificador en el proceso de avalancha compensan las ventajas mencionadas anteriormente. El ruido aditivo se puede describir cuantitativamente por el coeficiente de ruido aditivo F, que es un factor que indica el aumento de la Potencia del ruido electrónico en comparación con el Fotodetector ideal.

Cabe señalar que el factor de amplificación y la respuesta efectiva de la APD están estrechamente relacionados con la tensión inversa, y los valores correspondientes de los diferentes dispositivos son diferentes. Por lo tanto, la práctica habitual es describir el rango de tensión en el que todos los dispositivos alcanzan una cierta tasa de respuesta.

El ancho de banda de detección de los diodos de avalancha puede ser muy alto, principalmente debido a su alta sensibilidad, lo que permite el uso de resistencias paralelas más pequeñas que los fotodiodos convencionales.

En general, cuando el ancho de banda de detección es alto, las características de ruido de APD son mejores que las de los fotodiodos pin comunes, mientras que cuando el ancho de banda de detección es bajo, el rendimiento de los fotodiodos pin y el amplificador de banda estrecha de bajo ruido es mejor. Cuanto mayor es el coeficiente de amplificación, mayor es el coeficiente de ruido adicional obtenido aumentando la tensión inversa. Por lo tanto, la tensión inversa se selecciona generalmente para que el ruido del proceso de multiplicación sea aproximadamente igual al ruido del Amplificador electrónico, ya que esto minimiza el ruido total. La magnitud del ruido adicional está relacionada con muchos factores: la magnitud de la tensión inversa, las características del material (especialmente la relación del coeficiente de ionización) y el diseño del dispositivo.

El diodo de avalancha a base de silicio es más sensible en el rango de longitud de onda de 450 - 1000 nm (A veces hasta 1100 nm), y la respuesta más alta está en el rango de 600 - 800 nm, es decir, la longitud de onda en este rango de longitud de onda es ligeramente menor que La longitud de onda del diodo si P - I - N. El coeficiente de multiplicación (también conocido como ganancia) de si APD varía entre 50 y 1000 dependiendo del diseño del dispositivo y del voltaje inverso aplicado. Para longitudes de onda más largas, la APD requiere materiales arseniuros de germanio o InGaAs. Los APD InGaAs son más caros que los APD Ge, pero tienen mejores características de ruido y mayor ancho de banda de detección.

Las aplicaciones típicas de los fotodiodos de avalancha incluyen receptores de comunicación de fibra óptica, rangos, imágenes, escáneres láser de alta velocidad, microscopios láser y reflectores ópticos de dominio de tiempo (OTDR).