1 / 23

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE ( APD)

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE ( APD). Υψηλή Ενεργειακή στάθμη. Χαμηλή Ενεργειακή στάθμη. Απορρόφηση φωτεινής ενέργειας  Μετάβαση Ηλεκτρονίων σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες  Φαινόμενο χιονοστιβάδας ( Avalanche)

remy
Download Presentation

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE ( APD)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE (APD)

  2. Υψηλή Ενεργειακή στάθμη Χαμηλή Ενεργειακή στάθμη Απορρόφηση φωτεινής ενέργειας  Μετάβαση Ηλεκτρονίων σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες  Φαινόμενο χιονοστιβάδας (Avalanche)  Πολλαπλασιασμός Ελέυθερων Ηλεκτρονίων  ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ φώς ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ AVALANCHE

  3. ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ AVALANCHEΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ (Silicon APD 800nm)

  4. Περιοχή Avalanche ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ “I - V”AVALANCHE ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ Καθώς αυξάνεται η ανάστροφη πόλωση (VB)  Το ρεύμα IOπαραμένει σταθερό Στην περιοχή Avalanche το ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο δίνει αρκετή «Κινητική Ενέργεια» στα διεγερθέντα ηλεκτρόνια  προκαλούν ΙΟΝΙΣΜΟ στα άτομα του ημιαγωγού  Πολλαπλασιασμός των ηλεκτρονίων  Multiplication Factor = M

  5. ΥΨΗΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHE • VB > 100 εως 1000 Volts • Εσωτερικός φωτοηλεκτρονικός μηχανισμός «κέρδους» M ( 10 – 500 ) • Το φαινόμενο Avalanche δεν προκαλεί καταστροφή του ημιαγωγού • Η αναπτυσσόμενη θερμοκρασία απο το μεγάλο ρεύμα όμως μπορεί να προκαλεσει καταστροφή

  6. ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHE IP Αρχικός τύπος απο pin Τύπος APD • ΙP= Συνολικό «πολλαπλασιασμένο» Φωτορεύμα • M = Συντελεστής πολλαπλασιασμού (Multiplication factor) • R0(λ) = Responsivity της διόδου με Μ = 1 (απλή δίοδος pin) • P = Προσπίπτουσα Οπτική ισχύς

  7. ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ «Μ» ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ (ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ για Silicon APD’s)

  8. ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ RESPONSIVITY ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λ (για δύο τιμές του Μ & για Silicon APD’s) Τύπος APD

  9. ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΜΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λ (για δεδομένη VB & για Silicon APD’s)

  10. ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

  11. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΟΛΩΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD Ανάστροφη πόλωση Φωτοδιόδου με υψηλή θετική τάση V+ (100 – 1000 Volts) Σε σειρά αντίσταση φορτίου RL Ροή πολλαπλασιασμένου φωτορεύματος  M*IP Ενισχυμένη Τάση εξόδου M*VO ανάλογη του προσπίπτοντος φωτός (M*IPRL)

  12. (* M) ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD Id = Dark Current * M CJ = Χωρητικότητα επαφής RSH = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω RS = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά Iph = Φωτορεύμα  * M Iο= Συνολικό ρεύμα  * M RL = Αντίσταση φορτίου

  13. ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ (ID)& ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ

  14. ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ (για διαφορετικές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ)

  15. ΘΟΡΥΒΟΣ(noise) ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

  16. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΗΓΩΝ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΗΝ APD M opt Κυριαρχία Thermal Κυριαρχία Shot Total Πολλαπλασιάζεται * M Shot Σταθερός Thermal

  17. ΚΥΡΙΑΡΧΙΑ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ SHOT (για Μ > Μ opt)

  18. EXCESS NOISE FACTOR  F Επιπλέον θόρυβος λόγω της «στατιστικής» φύσης του φαινομένου Avalanche  Εξαρτάται απο το Μ

  19. EXCESS NOISE FACTOR  F Τύπος MacIntyre & Πίνακας με παραμέτρους k, X, F ή

  20. ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

  21. ΠΩΣ ΑΛΛΑΖΕΙ Η fcΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΤΑΣΗ “V” ΚΑΙ ΤΟ ΚΕΡΔΟΣ “M”

  22. ΤΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ “GAIN * BANDWIDTH” Σε υψηλής ταχύτητας InGaAs/Si APD near-infrared (1.0 to 1.6 µm) (High-Gain, High-Speed, Near-Infrared Avalanche Photodiode)

  23. Parameter PIN Photodiodes APDs Construction Materials Si, Ge, InGaAs Si, Ge, InGaAs Bandwidth DC to 40+ GHz DC to 40+ GHz Wavelength 0.6 to 1.8 µm 0.6 to 1.8 µm Conversion Efficiency 0.5 to 1.0 Amps/Watt 0.5 to 100 Amps/Watt Support Circuitry Required None High Voltage, Temperature Stabilization Cost (Fiber Ready) $1 to $500 $100 to $2,000 ΣΥΓΚΡΙΣΗ APD ΜΕ pin

More Related