Fotodioda lawinowa została zaprojektowana przez japońskiego inżyniera "Jun-ichi Nishizawa" w 1952 roku. Fotodioda lawinowa jest bardzo czułym detektorem półprzewodnikowym, który wykorzystuje efekt fotoelektryczny do przekształcania światła w energię elektryczną.
W światłowodowych systemach komunikacyjnych pojedynczy element, taki jak fotodioda lawinowa, służy do przekształcania światła w sygnał elektryczny. Podczas procesu lawinowego nośniki ładunku są generowane przez kolizje. Lekkie fotony podobne do cząstek tworzą wiele elektronów, które z kolei wytwarzają prąd elektryczny.
Co to jest fotodioda lawinowa
Dioda, która wykorzystuje metodę lawinową w celu zapewnienia dodatkowej wydajności w porównaniu z innymi diodami, nazywana jest fotodiodą lawinową.
Fotodiody lawinowe zmieniają sygnał optyczny w sygnał elektryczny i mogą działać przy wysokich napięciach odwrotnego odchylenia. Symbol fotodiody lawinowej jest podobny do symbolu diody Zenera.
Struktura fotodiody lawinowej
Struktura fotodiody PIN i fotodiody lawinowej jest podobna i składa się z dwóch silnie domieszkowanych obszarów i dwóch lekko domieszkowanych regionów, silnie domieszkowane obszary to P + i N +, podczas gdy lekko domieszkowane obszary to I i P.
W obszarze wewnętrznym szerokość warstwy zubożającej fotodiody lawinowej jest raczej cienka w porównaniu z fotodiodą PIN. Tutaj region p + działa jak anoda, podczas gdy region n + działa jak katoda.
W porównaniu z innymi fotodiodami, fotodiody lawinowe działają w warunkach wysokiego odwrotnego odchylenia. Dlatego lawina jest mnożona przez nośniki ładunku utworzone przez uderzenie światła lub fotony. Działanie lawiny zwiększa wzmocnienie fotodiody o współczynnik kilku, aby zapewnić wysoki zakres czułości.
Kryteria operacyjne
Załamanie lawinowe występuje przede wszystkim wtedy, gdy fotodioda jest poddawana maksymalnemu napięciu wstecznemu, które wzmacnia pole elektryczne poza warstwą zubożenia. Gdy padające światło przenika przez obszar p +, jest pochłaniane w bardzo rezystancyjnym obszarze p, a następnie generuje pary elektron-dziura.
Tak długo, jak obecne jest wysokie pole elektryczne, nośniki ładunku, w tym ich prędkość nasycenia, dryfują do obszaru pn +. Gdy prędkość jest największa, nośniki zderzają się z innymi atomami i generują nowe pary elektron-dziura, a ogromne pary nośników ładunku doprowadzą do wysokich fotoprądów.
Działanie fotodiody lawinowej
Operacja fotodiody lawinowej może być wykonana całkowicie w detryb pletion. Jednak oprócz liniowego trybu lawinowego mogą również działać w trybie Geigera. W tym trybie pracy fotodioda może pracować przy wyżej wymienionym napięciu przebicia. Kolejny tryb, "tryb sub-Geigera", jest obecnie wprowadzany.
Fotodiody lawinowe w komunikacji światłowodowej
W systemach komunikacji światłowodowej (OFC) fotodiody lawinowe są często używane do identyfikacji słabego sygnału, ale obwód musi być wystarczająco zoptymalizowany, aby osiągnąć wysoki stosunek sygnału do szumu (S / N). Tutaj SNR ma uzyskać idealny stosunek sygnału do szumu, a wydajność kwantowa powinna być wysoka, ponieważ wartość ta jest prawie maksymalna, tak aby większość sygnału została zauważona.
Charakterystyka fotodiody lawinowej
Fotodiody lawinowe są bardzo czułymi, szybkimi diodami, które działają poprzez przyłożenie napięcia wstecznego do metody wzmocnienia wewnętrznego. Diody te mierzą światło o niskim zasięgu w porównaniu z fotodiodami typu PIN i dlatego są stosowane w aplikacjach, w których wysoka czułość jest różna, takich jak optyczny pomiar odległości i komunikacja optyczna dalekiego zasięgu.
Zrzeczenie się:Ten artykuł jest artykułem reprodukcji sieciowej, celem reprodukcji tego artykułu jest rozpowszechnianie odpowiedniej wiedzy technicznej, prawa autorskie należą do oryginalnego autora, jeśli naruszenie, skontaktuj się z redaktorem w celu usunięcia.