الثنائي الضوئي مع تضخيم الإشارة الداخلية عن طريق عملية الانهيار الجليدي. الثنائيات الضوئية الانهيار الجليدي هي كاشفات ضوئية لأشباه الموصلات (الثنائيات الضوئية) تعمل بجهد عكسي مرتفع نسبيًا (عادة في عشرات أو حتى مئات الفولتات) ، وأحيانًا أقل بقليل من العتبة. في هذا النطاق ، يتم تسريع الحاملات (الإلكترونات والثقوب) التي تثيرها الفوتونات الماصة بواسطة مجال كهربائي داخلي قوي ثم تولد ناقلات ثانوية ، والتي تحدث غالبًا في أنابيب مضاعفة ضوئية. تحدث عملية الانهيار الجليدي فقط على مسافة بضعة ميكرومتر ، ويمكن تضخيم التيار الضوئي عدة مرات. لذلك ، يمكن استخدام الثنائيات الضوئية للانهيار الجليدي ككاشفات حساسة للغاية ، مما يتطلب تضخيمًا أقل للإشارة الإلكترونية وبالتالي ضوضاء إلكترونية أقل. ومع ذلك ، فإن الضوضاء الكمومية وضوضاء مكبر الصوت المتأصلة في عملية الانهيار الجليدي تلغي المزايا المذكورة سابقًا. يمكن وصف الضوضاء المضافة كميًا بواسطة عامل الضوضاء المضافة ، F ، وهو عامل يميز الزيادة في قدرة الضوضاء الإلكترونية مقارنةً بالكاشف الضوئي المثالي. وتجدر الإشارة إلى أن عامل التضخيم والاستجابة الفعالة لـ APD مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالجهد العكسي ، والقيم المقابلة للأجهزة المختلفة مختلفة. لذلك ، من الشائع تحديد نطاق الجهد الذي تحقق فيه جميع الأجهزة استجابة معينة. يمكن أن يكون عرض النطاق الترددي للكشف عن ثنائيات الانهيار الجليدي مرتفعًا جدًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى حساسيتها العالية ، مما يسمح باستخدام مقاومات تحويلية أصغر من تلك الموجودة في الثنائيات الضوئية العادية. بشكل عام ، عندما يكون عرض النطاق الترددي للاكتشاف مرتفعًا ، تكون خصائص ضوضاء APD أفضل من الثنائي الضوئي العادي PIN ، وبعد ذلك عندما يكون عرض النطاق الترددي للكشف أقل ، يعمل الثنائي الضوئي PIN ومضخم النطاق الضيق منخفض الضوضاء بشكل أفضل. كلما زاد عامل التضخيم ، زاد رقم الضوضاء الإضافي ، والذي يتم الحصول عليه عن طريق زيادة الجهد العكسي. لذلك ، عادةً ما يتم اختيار الجهد العكسي بحيث تكون ضوضاء عملية الضرب مساوية تقريبًا لضوضاء مكبر الصوت الإلكتروني ، حيث سيؤدي ذلك إلى تقليل الضوضاء الإجمالية. يرتبط حجم الضوضاء المضافة بالعديد من العوامل: حجم الجهد العكسي ، وخصائص المواد (على وجه الخصوص ، نسبة معامل التأين) وتصميم الجهاز. الثنائيات القائمة على السيليكون هي أكثر حساسية في منطقة الطول الموجي من 450-1000 نانومتر (يمكن أن تصل في بعض الأحيان إلى 1100 نانومتر) ، وأعلى استجابة تقع في نطاق 600-800 نانومتر ، أي أن الطول الموجي في منطقة الطول الموجي هذه قليل أصغر من ثنائيات Si p-i-n. يختلف عامل الضرب (ويسمى أيضًا الكسب) لـ Si APDs بين 50 و 1000 اعتمادًا على تصميم الجهاز والجهد العكسي المطبق. لأطوال موجية أطول ، تتطلب APDs مواد الجرمانيوم أو زرنيخيد الغاليوم الإنديوم. لديهم عوامل الضرب الحالية الأصغر ، بين 10 و 40. أجهزة APDs InGaAs أغلى من أجهزة APD الخاصة بـ Ge ، ولكنها تتميز بخصائص ضوضاء أفضل وعرض نطاق أعلى للكشف. تشمل التطبيقات النموذجية للديودات الضوئية الانهيار الجليدي المستقبلات في اتصالات الألياف البصرية ، والمدى ، والتصوير ، والماسحات الضوئية بالليزر عالية السرعة ، والمجاهر الليزرية ، وقياس انعكاس المجال الزمني البصري (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
