лавинный фотодиод
Публиковать:Коробка Оптроника  Время:2022-10-18  Просмотры:212
лавинные фотодиоды являются полупроводниковыми фотодетекторами (фотодиодами), работающими при относительно высоком обратном напряжении (обычно в десятках или даже сотнях вольт), а иногда и чуть ниже порогового уровня. в этом диапазоне носители (электроны и дырки), возбуждаемые поглощенными фотонами, ускоряются мощным внутренним электрическим полем, а затем производят вторичные носители, как правило, в фотоумножителях. лавинный процесс происходит только на расстоянии нескольких микрометров, и световой ток может быть во много раз увеличен. Поэтому лавинные фотодиоды могут использоваться в качестве очень чувствительных детекторов и требуют меньшего усиления электронного сигнала, поэтому электронный шум меньше. однако присущие лавинному процессу квантовые шумы и шумы усилителя нейтрализуют вышеуказанные преимущества. аддитивный шум может быть описан количественно с аддитивным шумовым коэффициентом F, который является признаком повышения мощности электронного шума по сравнению с идеальным фотодетектором.
Следует отметить, что коэффициент усиления и эффективная чувствительность APD тесно связаны с обратным напряжением и варьируются в зависимости от соответствующих значений различных устройств. Таким образом, обычная практика заключается в описании диапазона напряжения, при котором все устройства достигают определенной скорости реакции.
диапазон полосы измерения лавинных диодов может быть очень высоким, главным образом из - за высокой чувствительности, позволяющей использовать параллельные резисторы, которые меньше обычных фотодиодов.
в целом, при обнаружении более высокой полосы пропускания шумовые свойства APD лучше, чем обычные фотодиоды PIN, а при обнаружении низкой полосы пропускания лучше, чем фотодиоды PIN и узкополосные усилители с низким шумом. Чем выше коэффициент усиления, тем выше дополнительный коэффициент шума, полученный путем увеличения обратного напряжения. поэтому обычно выбирается обратное напряжение, чтобы шум процесса умножения был приближен к шуму электронного усилителя, так как это сводит к минимуму общий шум. размер дополнительного шума зависит от многих факторов: величина обратного напряжения, характеристики материала (в частности, отношение коэффициента ионизации) и конструкция прибора.
кремниевый лавинный диод является более чувствительным в диапазоне волн 450 - 1000нм (иногда до 1100нм), а максимальная чувствительность - в диапазоне 600 - 800нм, т.е. коэффициент умножения SI APD (известный также как коэффициент усиления) варьируется от 50 до 1000 в зависимости от конструкции прибора и создаваемого обратного напряжения. для длины волны АПД требует материалов, содержащих Мышьяк из германия или индия галлия. их коэффициент мультипликации тока меньше, чем в диапазоне от 10 до 40.
типичные виды применения лавинных фотодиодов включают в себя фотоприемник с волоконно - оптической связью, дальномер, формирование изображений, высокоскоростные лазерные сканеры, лазерный микроскоп и оптический часовой рефлектор (OTDR).