Fotodioda s vnitřním zesílením signálu lavinovým procesem. Lavinové fotodiody jsou polovodičové světelné detektory (fotodiody), které pracují při relativně vysokých zpětných napětích (obvykle v desítkách nebo dokonce stovkách voltů), někdy jen mírně pod prahovou hodnotou. V tomto rozsahu jsou nosiče (elektrony a díry) vybuzené absorbujícími fotony urychlovány silným vnitřním elektrickým polem a následně generují sekundární nosiče, což se často stává v elektronkách fotonásobičů. Lavinový proces probíhá pouze na vzdálenost několika mikrometrů a fotoproud může být mnohokrát zesílen. Proto lze lavinové fotodiody použít jako velmi citlivé detektory, vyžadující menší zesílení elektronického signálu a tím i menší elektronický šum. Avšak kvantový šum a šum zesilovače vlastní lavinovém procesu negují výše uvedené výhody. Aditivní šum lze kvantitativně popsat aditivním šumovým číslem F, což je faktor, který charakterizuje zvýšení výkonu elektronického šumu ve srovnání s ideálním fotodetektorem. Je třeba poznamenat, že faktor zesílení a efektivní odezva APD velmi souvisí se zpětným napětím a odpovídající hodnoty různých zařízení jsou různé. Proto je běžnou praxí charakterizovat rozsah napětí, ve kterém všechna zařízení dosahují určité citlivosti. Šířka detekčního pásma lavinových diod může být velmi vysoká, především díky jejich vysoké citlivosti, umožňující použití menších bočníkových rezistorů než u běžných fotodiod. Obecně řečeno, když je detekční šířka pásma vysoká, šumové charakteristiky APD jsou lepší než u běžné PIN fotodiody, a když je šířka detekčního pásma nižší, PIN fotodioda a nízkošumový úzkopásmový zesilovač fungují lépe. Čím vyšší je zesilovací faktor, tím vyšší je dodatečné šumové číslo, které se získá zvýšením zpětného napětí. Proto se zpětné napětí obvykle volí tak, aby byl proces násobení šumu přibližně stejný jako u elektronického zesilovače, protože to minimalizuje celkový šum. Velikost aditivního šumu souvisí s mnoha faktory: velikostí zpětného napětí, vlastnostmi materiálu (zejména poměrem ionizačního koeficientu) a konstrukcí zařízení. Lavinové diody na bázi křemíku jsou citlivější v oblasti vlnových délek 450-1000 nm (někdy mohou dosáhnout 1100 nm) a nejvyšší citlivost je v rozsahu 600-800 nm, to znamená, že vlnová délka v této oblasti vlnových délek je mírně menší než u Si p-i-n diod. Multiplikační faktor (také nazývaný zisk) Si APD se pohybuje mezi 50 a 1000 v závislosti na konstrukci zařízení a použitém zpětném napětí. Pro delší vlnové délky vyžadují APD materiály z arsenidu germania nebo india a galia. Mají menší proudové multiplikační faktory, mezi 10 a 40. InGaAs APD jsou dražší než Ge APD, ale mají lepší šumové charakteristiky a větší šířku pásma detekce. Mezi typické aplikace lavinových fotodiod patří přijímače v komunikaci s optickými vlákny, měření vzdálenosti, zobrazování, vysokorychlostní laserové skenery, laserové mikroskopy a reflektometrie v optické časové doméně (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
