Fotodiode med intern signalforsterkning ved skredprosess. Skredfotodioder er halvlederlysdetektorer (fotodioder) som opererer med relativt høye reversspenninger (vanligvis i titalls eller til og med hundrevis av volt), noen ganger bare litt under terskelen. I dette området blir bærere (elektroner og hull) eksitert av de absorberende fotonene akselerert av et sterkt indre elektrisk felt og genererer deretter sekundære bærere, noe som ofte skjer i fotomultiplikatorrør. Skredprosessen skjer bare over en avstand på noen få mikrometer, og fotostrømmen kan forsterkes mange ganger. Derfor kan skredfotodioder brukes som svært følsomme detektorer, som krever mindre elektronisk signalforsterkning og derfor mindre elektronisk støy. Kvantestøyen og forsterkerstøyen som er iboende i skredprosessen opphever imidlertid de tidligere nevnte fordelene. Den additive støyen kan beskrives kvantitativt av den additive støyfiguren, F, som er en faktor som karakteriserer økningen i elektronisk støyeffekt sammenlignet med en ideell fotodetektor. Det skal bemerkes at forsterkningsfaktoren og den effektive responsen til APD er veldig relatert til omvendt spenning, og de tilsvarende verdiene til forskjellige enheter er forskjellige. Derfor er det vanlig praksis å karakterisere et spenningsområde der alle enheter oppnår en viss respons. Deteksjonsbåndbredden til skreddioder kan være svært høy, hovedsakelig på grunn av deres høye følsomhet, noe som tillater bruk av mindre shuntmotstander enn i vanlige fotodioder. Generelt sett, når deteksjonsbåndbredden er høy, er støyegenskapene til APD bedre enn den vanlige PIN-fotodioden, og når deteksjonsbåndbredden er lavere, fungerer PIN-fotodioden og en smalbåndsforsterker med lavt støynivå bedre. Jo høyere forsterkningsfaktor, desto høyere er det ekstra støytallet, som oppnås ved å øke reversspenningen. Derfor velges reversspenningen vanligvis slik at multiplikasjonsprosessstøyen er omtrent lik den for den elektroniske forsterkeren, da dette vil minimere den totale støyen. Størrelsen på den additive støyen er relatert til mange faktorer: størrelsen på reversspenningen, materialegenskapene (spesielt ioniseringskoeffisientforholdet) og enhetens design. Silisiumbaserte skreddioder er mer følsomme i bølgelengdeområdet 450-1000 nm (noen ganger kan nå 1100 nm), og den høyeste responsiviteten er i området 600-800 nm, det vil si at bølgelengden i dette bølgelengdeområdet er litt mindre enn Si p-i-n dioder. Multiplikasjonsfaktoren (også kalt forsterkning) til Si APD-er varierer mellom 50 og 1000 avhengig av enhetens design og den påførte reversspenningen. For lengre bølgelengder krever APD-er germanium- eller indiumgalliumarsenidmaterialer. De har mindre strømmultiplikasjonsfaktorer, mellom 10 og 40. InGaAs APD-er er dyrere enn Ge APD-er, men har bedre støyegenskaper og høyere deteksjonsbåndbredde. Typiske bruksområder for skredfotodioder inkluderer mottakere innen fiberoptisk kommunikasjon, avstandsmåling, bildebehandling, høyhastighets laserskannere, lasermikroskoper og optisk tidsdomenereflektometri (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
