Лавинный фотодиод или APD (Avalanche Photo Diode)

Лавинный фотодиод или APD (Avalanche Photo Diode) является альтернативой фотодетектору на основе PIN-диода. По сравнению с последними он имеет ряд преимуществ. Если на поверхность PIN-диода падает слабый световой поток, то выходной сигнал детектора также слаб, поэтому хотелось бы повысить его уровень перед дальнейшей его обработкой и усилением в электронной части фотоприемника. Это и обеспечивает структура, названная APD, которая показана на рис. 11.6.
Внутри части обедненной области лавинного диода создается сильное электрическое поле, напряженность которого отображена пиком на рисунке. Основные носители зарядов, порожденные падающими на диод фотонами (как и в pin-диодах), при попадании в это сильное поле способны усиливать выходную энергию на несколько электрон-вольт. Сталкиваясь с кристаллической решеткой, основной носитель отдает достаточно энергии для продвижения электрона из валентной зоны в зону проводимости. Этот процесс называется ударной ионизацией. Вследствие этого неосновные носители могут создавать еще больше носителей заряда. В результате происходит явление, известное как лавинный пробой, которым и объясняется внутреннее усиление в диоде.
Количество электронов, образующих ток во внешней цепи диода, равно произведению числа падающих фотонов и коэффициента лавинного умножения прибора. Поэтому APD имеют квантовую эффективность около 4 (т.е. больше 100 %), хотя это может приводить также и к усилению шума на выходе прибора. Лавинные диоды чувствительны к изменению температуры, поэтому обычно в структуру фотодетектора на основе APD включена схема АРУ (автоматического контроля усиления), которая поддерживает стабильное напряжение смещения. Лавинные диоды обладают следующими характеристиками:
• более сложная структура по сравнению с PIN-диодами;
• чувствительность прибора зависит от его температуры;
• квантовая эффективность составляет от 3 до 4;
• более широкий динамический диапазон;
• высокая прочность и длительное время эксплуатации;
• более высокая стоимость по сравнению с PIN-диодами;
• чувствительность обычно на 5 – 6 дБ выше, чем у PIN-диодов.

Кабельное телевидение

© 2009-2010