Hvad er en lavine-fotodiode?
Der er mange applikationer, hvor lys konverteres til elektriske signaler, inklusive fiberoptiske kommunikationssystemer. En komponent, der kan gøre dette, er lavinefotodioden (APD). Partikler kaldet ladningsbærere kommer ind i dioden og udsættes for et elektrisk felt. I en proces kaldet et lavine genereres partikler gennem kollisioner, og en lyspartikel kaldet en foton kan generere mange elektroner til at producere en elektrisk strøm. Optiske modtagere inkluderer normalt en lavine-fotodiode samt fotontællere og afstandsmåler, der bruges i biler, konstruktion og endda jagt.
Lavinefotodioder er normalt konstrueret af krystallinske silikonelag mellem to elektroder. Et elektrisk felt udløser processen, når lys kommer ind i dioden. Der er forskellige slags APD'er, der kan fungere i henhold til bølgelængden af lys, der kommer ind i dem. Hvis de er fremstillet af silicium, er spektralområdet typisk 300 til 1.100 nanometer, mens en germanium-lavine-fotodiode ofte er egnet til lysbølgelængder fra 800 til 1.600 nanometer. En anden version lavet af indium, gallium og arsen kan fungere med bølgelængder på 900 til 1.700 nanometer.
En lavine-fotodiode er ofte tilgængelig i en række størrelser. Større dioder kan få mere lys end mindre og fjerne behovet for andre optiske komponenter, der kan tilføje udgifter. Brugen af mindre sorter er fordelagtig, når pladsen til halvlederaflader er begrænset. En APD er generelt bedst egnet til, når lysintensiteten er relativt lav, men detekteringen af mellem- til høje frekvenser er nødvendig.
Siliciumkomponenter med positive og negative elektriske ladninger bruges ofte i en lavine-fotodiode. Opsætningen skaber typisk en omvendt forspændt spænding, der refererer til spændingen som højere i den ene ende end den anden. Nedbrudsspænding er den mindste mængde strøm, der kan udløse dioden til at lede. Skredeffekten kan fortsætte, hvis de ladningsbærende partikler accelererer med høje nok hastigheder. Omvendt forspændingsspænding skal typisk være højere end sammenbruddet; hvis det er mindre, kan friktionen få partiklerne til at aftage.
Transmissionskapaciteten i et optisk system afhænger ofte af den anvendte lavinefotodiode. Afstandsmålesystemer kan også drage fordel, såsom trafikhastighedskanoner til retshåndhævelse, samt afstandsmåler, der bruges af jægere. Lavinefotodioder er ofte en del af lasersensorer, der findes i havnavigationssystemer, undersøgelsesudstyr eller i maskiner, der har brug for at mærke nærhed til mennesker og udstyr. De kan også være en del af farevarselssystemer for bilchauffører.