Valodiodi sisäisellä signaalinvahvistuksella lumivyöryprosessilla. Avalanche-valodiodit ovat puolijohdevaloilmaisimia (valodiodeja), jotka toimivat suhteellisen korkeilla käänteisjännitteillä (yleensä kymmenissä tai jopa sadoissa volteissa), joskus vain hieman kynnysarvon alapuolella. Tällä alueella absorboivien fotonien virittämiä kantoaaltoja (elektroneja ja reikiä) kiihdyttää voimakas sisäinen sähkökenttä ja ne synnyttävät sitten toissijaisia kantoaaltoja, mitä usein tapahtuu valomonistinputkissa. Lumivyöryprosessi tapahtuu vain muutaman mikrometrin etäisyydellä, ja valovirtaa voidaan vahvistaa monta kertaa. Siksi lumivyöryvalodiodeja voidaan käyttää erittäin herkkinä ilmaisimina, jotka vaativat vähemmän elektronista signaalin vahvistusta ja siten vähemmän elektronista kohinaa. Kuitenkin lumivyöryprosessiin luontainen kvanttikohina ja vahvistinkohina kumoavat edellä mainitut edut. Additiivista kohinaa voidaan kvantitatiivisesti kuvata additiivisella kohinaluvulla F, joka on tekijä, joka luonnehtii elektronisen kohinatehon kasvua ideaaliseen valoilmaisimeen verrattuna. On syytä huomata, että APD:n vahvistuskerroin ja tehollinen vaste liittyvät hyvin voimakkaasti käänteiseen jännitteeseen ja eri laitteiden vastaavat arvot ovat erilaisia. Siksi on yleinen käytäntö karakterisoida jännitealue, jolla kaikki laitteet saavuttavat tietyn herkkyyden. Lumivyörydiodien havaitsemiskaistanleveys voi olla erittäin suuri, pääasiassa niiden korkean herkkyyden vuoksi, mikä mahdollistaa pienempien shunttivastuksen käytön kuin normaaleissa valodiodeissa. Yleisesti ottaen, kun tunnistuskaistanleveys on korkea, APD:n kohinaominaisuudet ovat paremmat kuin tavallisen PIN-valodiodin, ja sitten kun tunnistuskaistanleveys on pienempi, PIN-valodiodi ja matalakohinainen kapeakaistavahvistin toimivat paremmin. Mitä suurempi vahvistuskerroin, sitä suurempi lisäkohinaluku, joka saadaan nostamalla käänteistä jännitettä. Siksi käänteinen jännite valitaan yleensä siten, että kertomisprosessin kohina on suunnilleen sama kuin elektronisen vahvistimen, koska tämä minimoi kokonaiskohinaa. Additiivisen kohinan suuruus riippuu monista tekijöistä: käänteisen jännitteen suuruudesta, materiaalin ominaisuuksista (erityisesti ionisaatiokerroinsuhde) ja laitteen suunnittelusta. Piipohjaiset lumivyörydiodit ovat herkempiä aallonpituusalueella 450-1000 nm (joskus voi saavuttaa 1100 nm), ja suurin herkkyys on alueella 600-800 nm, eli aallonpituus tällä aallonpituusalueella on hieman pienempi kuin Si p-i-n diodeilla. Si APD:iden kertolasku (kutsutaan myös vahvistukseksi) vaihtelee välillä 50 ja 1000 riippuen laitteen rakenteesta ja käytetystä käänteisjännitteestä. Pidemmillä aallonpituuksilla APD:t vaativat germanium- tai indiumgalliumarsenidimateriaaleja. Niillä on pienemmät virran kertoimet, välillä 10 ja 40. InGaAs APD:t ovat kalliimpia kuin Ge APD:t, mutta niillä on paremmat kohinaominaisuudet ja suurempi tunnistuskaistanleveys. Tyypillisiä lumivyöryvalodiodien sovelluksia ovat kuituoptisen viestinnän vastaanottimet, etäisyysmittaus, kuvantaminen, nopeat laserskannerit, lasermikroskoopit ja optinen aikaalueen heijastusmitta (OTDR).
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
