ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΜΕ
ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ
AVALANCHE PHOTODIODE AVALANCHE PHOTODIODE ((APD)APD)
Χαμηλή Ενεργειακή στάθμηΧαμηλή Ενεργειακή στάθμη
Υψηλή Ενεργειακή στάθμηΥψηλή Ενεργειακή στάθμη
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΚΑΙ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ AVALANCHEAVALANCHE
φώςφώς
Απορρόφηση φωτεινής ενέργειαςΑπορρόφηση φωτεινής ενέργειας
Μετάβαση Ηλεκτρονίων Μετάβαση Ηλεκτρονίων
σε υψηλότερες ενεργειακές σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμεςστάθμες
Φαινόμενο χιονοστιβάδας Φαινόμενο χιονοστιβάδας ((Avalanche)Avalanche)
Πολλαπλασιασμός Ελέυθερων Πολλαπλασιασμός Ελέυθερων ΗλεκτρονίωνΗλεκτρονίων
ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣΕΝΙΣΧΥΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ
ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ AVALANCHEAVALANCHE ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ
(Silicon APD 800nm)(Silicon APD 800nm)
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ “I - V”“I - V” AVALANCHE AVALANCHE ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ
ΠεριοχήΠεριοχήAvalancheAvalanche
Καθώς αυξάνεται η ανάστροφη πόλωση Καθώς αυξάνεται η ανάστροφη πόλωση (V(VBB) ) Το ρεύμα Το ρεύμα IIOO παραμένει παραμένει
σταθερόσταθερό Στην περιοχή Στην περιοχή Avalanche Avalanche το ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο δίνει το ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο δίνει αρκετή «αρκετή «Κινητική ΕνέργειαΚινητική Ενέργεια» στα διεγερθέντα ηλεκτρόνια » στα διεγερθέντα ηλεκτρόνια προκαλούν προκαλούν ΙΟΝΙΣΜΟΙΟΝΙΣΜΟ στα άτομα του ημιαγωγού στα άτομα του ημιαγωγού ΠολλαπλασιασμόςΠολλαπλασιασμός των των
ηλεκτρονίωνηλεκτρονίων Multiplication Factor = Multiplication Factor = MM
ΥΨΗΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟΥΨΗΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHEAVALANCHE
VVBB > 100 εως 1000 > 100 εως 1000 VoltsVolts
Εσωτερικός φωτοηλεκτρονικός μηχανισμός Εσωτερικός φωτοηλεκτρονικός μηχανισμός «κέρδους»«κέρδους» M M ( 10 – 500 ) ( 10 – 500 ) Το φαινόμενο Το φαινόμενο Avalanche Avalanche δεν προκαλεί καταστροφή δεν προκαλεί καταστροφή του ημιαγωγούτου ημιαγωγού Η αναπτυσσόμενη θερμοκρασία απο το μεγάλο ρεύμα Η αναπτυσσόμενη θερμοκρασία απο το μεγάλο ρεύμα όμως μπορεί να προκαλεσει καταστροφήόμως μπορεί να προκαλεσει καταστροφή
ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ
ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHEAVALANCHE
IIPP
IP = M R0(λ) P
ΙΙPP = = Συνολικό «πολλαπλασιασμένο» ΦωτορεύμαΣυνολικό «πολλαπλασιασμένο» Φωτορεύμα
MM = Συντελεστής πολλαπλασιασμού ( = Συντελεστής πολλαπλασιασμού (Multiplication factor)Multiplication factor) RR00 ( (λ) = λ) = Responsivity Responsivity της διόδου με Μ = 1 (απλή δίοδος της διόδου με Μ = 1 (απλή δίοδος pin)pin)
P = P = Προσπίπτουσα Οπτική ισχύςΠροσπίπτουσα Οπτική ισχύς
Αρχικός τύπος Αρχικός τύπος απο απο pinpin
Τύπος Τύπος APDAPD
ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ «Μ» ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ «Μ» ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ(ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ για (ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ για Silicon APD’sSilicon APD’s))
ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ RESPONSIVITY RESPONSIVITY ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λλ(για δύο τιμές του Μ (για δύο τιμές του Μ & για & για Silicon APD’sSilicon APD’s))
IP = M R0(λ) PΤύπος Τύπος APDAPD
ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΜΜ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λλ(για δεδομένη (για δεδομένη VVBB & για & για Silicon APD’sSilicon APD’s))
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ
ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD APD
V+
RL
M*IP
M*VO
ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΟΛΩΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΟΛΩΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APDAPD
Ανάστροφη πόλωση Φωτοδιόδου με Ανάστροφη πόλωση Φωτοδιόδου με υψηλή θετική τάση υψηλή θετική τάση V+ (100 – 1000 V+ (100 – 1000 Volts)Volts)
Σε σειρά αντίσταση φορτίου Σε σειρά αντίσταση φορτίου RRLL
Ροή Ροή πολλαπλασιασμένου πολλαπλασιασμένου φωτορεύματος φωτορεύματος M*IM*IPP
Ενισχυμένη Τάση εξόδου Ενισχυμένη Τάση εξόδου M*M* VVO O
ανάλογη του προσπίπτοντος φωτός ανάλογη του προσπίπτοντος φωτός
((M*IM*IPP RRLL))
ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APDAPD
IId d = Dark Current= Dark Current * * MM CCJJ = = Χωρητικότητα επαφής Χωρητικότητα επαφής
RRSHSH = = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλωΑντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω
RRSS = = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειράΑντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά
IIph ph = = Φωτορεύμα Φωτορεύμα * * MM
IIοο = = Συνολικό ρεύμα Συνολικό ρεύμα * * MM RRL L = = Αντίσταση φορτίουΑντίσταση φορτίου
((** M) M)
ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ (ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ (IIDD)) & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ& ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ
ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ(για διαφορετικές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ)(για διαφορετικές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ)
ΘΟΡΥΒΟΣΘΟΡΥΒΟΣ (noise)(noise)
ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APDAPD
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΗΓΩΝ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΗΝ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΗΓΩΝ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΗΝ APDAPD M optM opt
Thermal
Shot
Total
Πολλαπλασιάζεται Πολλαπλασιάζεται ** M M
ΣταθερόςΣταθερός
Κυριαρχία Thermal Κυριαρχία Shot
ΚΥΡΙΑΡΧΙΑΚΥΡΙΑΡΧΙΑ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ SHOT SHOT ((για Μ > Μ για Μ > Μ opt)opt)
EXCESS NOISE FACTOR EXCESS NOISE FACTOR F F
Επιπλέον θόρυβοςΕπιπλέον θόρυβος λόγω της «στατιστικής» φύσης λόγω της «στατιστικής» φύσης του φαινομένου του φαινομένου Avalanche Avalanche Εξαρτάται απο το Μ Εξαρτάται απο το Μ
EXCESS NOISE FACTOR EXCESS NOISE FACTOR FFΤύπος Τύπος MacIntyreMacIntyre & & Πίνακας με παραμέτρους Πίνακας με παραμέτρους k, X, Fk, X, F
ήή
ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APDAPD
ΠΩΣ ΑΛΛΑΖΕΙ Η ΠΩΣ ΑΛΛΑΖΕΙ Η ffcc ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ
ΤΑΣΗ ΤΑΣΗ “V” “V” ΚΑΙ ΤΟ ΚΕΡΔΟΣ ΚΑΙ ΤΟ ΚΕΡΔΟΣ “M”“M”
ΤΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ “GAIN * BANDWIDTH”“GAIN * BANDWIDTH”
Σε υψηλής ταχύτητας Σε υψηλής ταχύτητας InGaAs/Si APD InGaAs/Si APD near-infrared (1.0 to 1.6 µm) near-infrared (1.0 to 1.6 µm) ((High-Gain, High-Speed, Near-Infrared Avalanche PhotodiodeHigh-Gain, High-Speed, Near-Infrared Avalanche Photodiode))
Parameter
PIN Photodiodes
APDs
Construction Materials
Si, Ge, InGaAs Si, Ge, InGaAs
Bandwidth
DC to 40+ GHz DC to 40+ GHz
Wavelength
0.6 to 1.8 µm 0.6 to 1.8 µm
Conversion Efficiency
0.5 to 1.0 Amps/Watt
0.5 to 100 Amps/Watt
Support Circuitry Required
NoneHigh Voltage, Temperature Stabilization
Cost (Fiber Ready)
$1 to $500 $100 to $2,000
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΣΥΓΚΡΙΣΗ APDAPD ΜΕ ΜΕ pinpin
Top Related