Fotodiode med intern signalforstærkning ved lavineproces. Lavinefotodioder er halvlederlysdetektorer (fotodioder), der fungerer ved relativt høje omvendte spændinger (normalt i tiere eller endda hundredvis af volt), nogle gange kun lidt under tærskelværdien. I dette område accelereres de bærere (elektroner og huller), der exciteres af de absorberende fotoner, af et stærkt indre elektrisk felt og genererer derefter sekundære bærere, hvilket ofte sker i fotomultiplikatorrør. Lavineprocessen sker kun over en afstand på få mikrometer, og fotostrømmen kan forstærkes mange gange. Derfor kan lavinefotodioder bruges som meget følsomme detektorer, der kræver mindre elektronisk signalforstærkning og derfor mindre elektronisk støj. Kvantestøjen og forstærkerstøjen, der er iboende i lavineprocessen, ophæver imidlertid de tidligere nævnte fordele. Den additive støj kan kvantitativt beskrives ved den additive støjfigur, F, som er en faktor, der karakteriserer stigningen i elektronisk støjeffekt sammenlignet med en ideel fotodetektor. Det skal bemærkes, at forstærkningsfaktoren og APD'ens effektive reaktionsevne er meget relateret til den omvendte spænding, og de tilsvarende værdier for forskellige enheder er forskellige. Derfor er det almindelig praksis at karakterisere et spændingsområde, hvor alle enheder opnår en vis reaktionsevne. Detektionsbåndbredden af lavinedioder kan være meget høj, primært på grund af deres høje følsomhed, hvilket tillader brugen af mindre shuntmodstande end i normale fotodioder. Generelt set, når detektionsbåndbredden er høj, er APD'ens støjkarakteristika bedre end den almindelige PIN-fotodiode, og når detekteringsbåndbredden er lavere, yder PIN-fotodioden og en smalbåndsforstærker med lav støj sig bedre. Jo højere forstærkningsfaktoren er, jo højere er det yderligere støjtal, som opnås ved at øge omvendt spænding. Derfor vælges omvendt spænding normalt således, at multiplikationsprocesstøjen er omtrent lig med den elektroniske forstærker, da dette vil minimere den samlede støj. Størrelsen af den additive støj er relateret til mange faktorer: størrelsen af den omvendte spænding, materialeegenskaberne (især ioniseringskoefficientforholdet) og enhedens design. Siliciumbaserede lavinedioder er mere følsomme i bølgelængdeområdet på 450-1000 nm (nogle gange kan nå 1100 nm), og den højeste reaktionsevne er i området 600-800 nm, det vil sige, at bølgelængden i dette bølgelængdeområde er lidt mindre end Si p-i-n dioder. Multiplikationsfaktoren (også kaldet forstærkning) af Si APD'er varierer mellem 50 og 1000 afhængigt af enhedens design og den påførte omvendte spænding. For længere bølgelængder kræver APD'er germanium eller indium gallium arsenid materialer. De har mindre strømmultiplikationsfaktorer, mellem 10 og 40. InGaAs APD'er er dyrere end Ge APD'er, men har bedre støjegenskaber og højere detektionsbåndbredde. Typiske anvendelser af lavinefotodioder omfatter modtagere i fiberoptisk kommunikation, afstandsmåling, billeddannelse, højhastigheds laserscannere, lasermikroskoper og optisk tidsdomænereflektometri (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
