Fotodiodă de avalanșă

O fotodiodă de avalanșă , numită pe scurt APD (din engleza Avalanche PhotoDiode ), este un anumit tip de fotodiodă care funcționează ca un senzor optic capabil să recunoască o anumită lungime de undă și să transforme acest eveniment într-un semnal de curent electric prin amplificarea acestuia în interior. Din punct de vedere al circuitului, fotodioda avalanșei este aproape identică cu fotodioda .

Fotodiodele de avalanșă sunt utilizate ca traductoare țintă în fibrele optice . În aceste cazuri, generează curenți proporționali cu numărul de fotoni care sosesc din fibra optică.

Structura

O fotodiodă de avalanșă este în esență o anumită fotodiodă caracterizată de obicei prin 4 straturi semiconductoare dopate asimetric. Prin urmare, avem, în ordine, aceste zone:

zona p + , adică o zonă puternic dopată cu ${N_{a}}$ ${\ displaystyle {N_ {a}}}$ ${N / A}}$ acceptori ;
zona semiconductoare intrinsecă care, ca și în fotodioda PiN , servește la menținerea câmpului electric aproape constant, la creșterea eficienței cuantice și la scăderea capacității de joncțiune ;
zona p , o zonă dopată cu ${N_{a}}$ ${\ displaystyle {N_ {a}}}$ ${N / A}}$ acceptori, dar în cantități mai mici decât primul;
zona n + , o zonă caracterizată prin prezența multor atomi ${N_{d}}$ ${\ displaystyle {N_ {d}}}$ ${N_ {d}}$ donatori .

A treia zonă, sau zona p , reprezintă partea fundamentală a fotodiodei avalanșei, deoarece permite efectul multiplicativ sau de câștig al sarcinilor. În practică, sarcinile primare produse în zona intrinsecă de efectul fotoconductor creează un efect de avalanșă care generează un număr mare de sarcini secundare. Aceste sarcini secundare vor fi deci cele care generează curentul produs de fotodiodă.

Parametrii de eficiență

La evaluarea fotodiodelor de avalanșă, se utilizează întotdeauna doi parametri de eficiență pentru a evalua și compara performanța lor: factorul de multiplicare aleatorie și factorul de zgomot în exces .

M - Factor de multiplicare aleatorie: Factorul de multiplicare aleatorie M este raportul dintre numărul de EHP secundare generate și numărul de EHP primare obținut prin fotoconductivitate. Adesea, factorul M este denumit și câștig de fotodiodă.

F - Factor de zgomot în exces: Factorul de zgomot în exces F este raportul dintre media pătratului lui M și pătratul mediei lui M.

De asemenea, are o ecuație care o definește:

Există o relație între parametrii de eficiență pentru care:
$F={\bar {M}}^{x}$ ${\ displaystyle F = {\ bar {M}} ^ {x}}$ ${\ displaystyle F = {\ bar {M}} ^ {x}}$

Unde x depinde de tipul de material dopant prezent în zona intrinsecă.

Bibliografie

S. Kagawa, T. Kaneda, T. Mikawa, Y. Banba, Y. Toyama și O. Mikami, Fotodioduri de avalanșă p + -n de germaniu complet implantate cu ioni , Letters Physics Applied vol. 38, nr. 6, pp. 429-431 (1981) doi: 10.1063 / 1.92385
Hyun, Kyung-Sook; Park, Chan-Yong; Caracteristici de defalcare în fotodiodă de avalanșă InP / InGaAs cu structură a stratului de multiplicare a pinilor , Journal of Applied Physics, vol. 81, nr. 2, pp. 974–984 (1997) doi: 10.1063 / 1.364225

Elemente conexe

Portalul de fizică

Portal de inginerie