Фотодетектори

У оптичким телекомуникацијама на пријему се као детектор користе два типа фотодиода које претварају светлост у електричну енергију: јефтинији и мање осетљив PIN детектор и квалитетнији АРD детектор.

PIN диода је диода са широком недопираном полупроводном облашћу између P и N области. P и N област су јако допиране.

структура PIN диоде

структура PIN диоде

Уметнута област је преплављена носиоцима наелектрисања из P и N области. Електрично поље допираних области се протеже скоро целом дужином уметнуте области чиме убрзава пренос наелектрисања из P у N област што резултује бржим радом диоде чинећи их погодним за рад на високим фреквенцијама. PIN диода се користи за израду ослабљивача, брзих прекидача, фотодетектора…

Као фотодетектор PIN диода је инверзно поларисана, што значи да нормално не проводи струју. Када се осветли P+ област долази до стварања парова електрон-шупљина. Инверзно поларисано поље преноси ове генерисане носиоце кроз недопирану област стварајући струју.

Комерцијално доступне PIN фотодиоде имају степен искоришћења изнад 80-90% у таласном подручју телекомуникација (1500nm) и обично се праве од германијума или InGaAs. Постоје и силицијумске PIN фотодиоде, али њихова таласна дужина је испод 1100nm, па зато нису нашле примену у оптичким телекомуникацијама. С обзиром да имају кратко време одзива и да раде на фреквенцијама од неколико десетина GHz идеалне су за примене у оптичким телекомуникацијама велике брзине. PIN фотодиода такође може детектовати x и гама зраке.

APD (avalanche photodiode) је високо осетљив полупроводнички уређај који користи фотоелектрични ефекат да претвори светлост у струју. Када инверзни напон фотодиоде достигне одређени ниво носиоци наелектрисања настали деловањем фотона се због великог електричног поља у области мале концентрације примеса убрзавају и стичу велику кинетичку енергију. У судару са кристалном решетком они избијају нове електроне (сударна јонизација) који заједно са примарним електронима избијају нове електроне. Резултат овог процеса је лавински ефекат.

карактеристика APD диоде

карактеристика APD диоде

Радна област ових диода је у области лавинског ефекта, тако да приликом осветљавања диоде долази до „лавине“ носилаца чиме се добија струја вишеструко већа него код обичних диода. APD можемо посматрати као фотодетекторе који обезбеђују уграђен први степен појачања кроз лавинско умножавање. Применом високог напона инверзне поларизације (100-200V код силицијума) APD показује унутрашњи ефекат појачања струје (око 100). У принципу, што је већи напон веће је појачање.

Поред ове радне области (линеарни режим) постоји и тзв. Гајгеров режим рада у коме је појачање још веће (за инверзне напоне веће од напона прага VBD), а који баш због толиког појачања може детектовати присуство и само једног фотона.

За област таласних дужина 800 – 900nm се користе Si лавинске фотодиоде, док се апсорпцију светлости таласне дужине око 1600nm користе Ge лавинске диоде.

слике преузете са интернета

Advertisements

One thought on “Фотодетектори

  1. Повратни пинг: Оптички каблови – Рачунари и програмирање

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се / Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се / Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се / Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се / Промени )

Повезивање са %s