Lavinefotodioden blev designet af den japanske ingeniør"Jun-ichi Nishizawa" i 1952. Lavinefotodioden er en meget følsom halvlederdetektor, der bruger den fotoelektriske effekt til at omdanne lys til elektricitet.
I fiberoptiske kommunikationssystemer bruges en enkelt komponent såsom en lavinefotodiode til at konvertere lys til et elektrisk signal. Under lavineprocessen genereres ladningsbærere ved kollisioner. De lyspartikellignende fotoner skaber mange elektroner, som igen skaber en elektrisk strøm.
Hvad er en lavinefotodiode
En diode, der bruger lavinemetoden til at give yderligere ydeevne sammenlignet med andre dioder, kaldes en lavinefotodiode.
Lavinefotodioder ændrer et optisk signal til et elektrisk signal og kan fungere ved høje omvendte forspændinger. Symbolet for en lavinefotodiode ligner symbolet for en Zener-diode.
Lavine fotodiode struktur
Strukturen af en PIN-fotodiode og en lavinefotodiode er ens og består af to stærkt dopede områder og to let dopede områder, de stærkt dopede områder er P+ og N+, mens de let dopede områder er jeg og P.
I det indre område er lavinefotodiodens udtømningslagsbredde ret tynd sammenlignet med PIN-fotodiodens. Her fungerer p+-området som en anode, mens n+-området fungerer som en katode.
Sammenlignet med andre fotodioder fungerer lavinefotodioder under betingelser med høj omvendt bias. Derfor multipliceres lavinen med de ladningsbærere, der dannes af lysindfald eller fotoner. Lavinehandlingen øger forstærkningen af fotodioden med en faktor på flere for at give et højt følsomhedsområde.
Driftskriterier
Lavinesammenbrud opstår primært, når fotodioden udsættes for en maksimal omvendt spænding, der forstærker det elektriske felt ud over udtømningslaget. Når det indfaldende lys trænger ind i p+-området, absorberes det i det meget resistive p-område og genererer derefter elektron-hul-par.
Så længe der er et højt elektrisk felt til stede, glider ladningsbærerne inklusive deres mætningshastighed til pn+-området. Når hastigheden er højest, vil bærerne kollidere gennem andre atomer og generere nye elektron-hul-par, og de enorme ladningsbærerpar vil føre til høje fotostrømme.
Lavine fotodiode drift
Lavinefotodiodedrift kan udføres helt i depletion mode. Ud over den lineære lavinetilstand kan de dog også fungere i Geigertilstand. I denne driftstilstand kan fotodioden fungere ved den førnævnte gennemslagsspænding. En anden tilstand,"sub-Geiger mode", er i øjeblikket ved at blive introduceret.
Lavinefotodioder i fiberoptisk kommunikation
I optiske fiberkommunikationssystemer (OFC) bruges lavinefotodioder ofte til identifikation af svagt signal, men kredsløbet skal optimeres nok til at opnå et højt signal-til-støj-forhold (S/N). Her skal SNR opnå et perfekt signal-til-støj-forhold, og kvanteeffektiviteten bør være høj, fordi denne værdi er næsten den maksimale, så det meste af signalet bliver bemærket.
Lavine fotodiode egenskaber
Lavinefotodioder er meget følsomme højhastighedsbaserede dioder, der virker ved at påføre en omvendt spænding til den interne forstærkningsmetode. Disse dioder måler lavområdelys sammenlignet med PIN-type fotodioder og bruges derfor i applikationer, hvor høj følsomhed varierer, såsom optisk afstandsmåling og lang rækkevidde optisk kommunikation.
Ansvarsfraskrivelse:Denne artikel er et netværk reproduktion artikel, formålet med at gengive denne artikel er at formidle relevant teknisk viden, ophavsretten tilhører den oprindelige forfatter, hvis krænkelsen, kontakt venligst redaktøren for at slette.