Qu'est-ce qu'une photodiode à avalanche?
Il existe de nombreuses applications dans lesquelles la lumière est convertie en signaux électriques, notamment les systèmes de communication à fibres optiques. Un composant qui peut faire cela est la photodiode à avalanche (APD). Des particules appelées porteurs de charge entrent dans la diode et sont exposées à un champ électrique. Dans un processus appelé avalanche, les particules sont générées par des collisions et une particule légère appelée photon peut générer de nombreux électrons pour produire un courant électrique. Les récepteurs optiques comprennent généralement une photodiode à avalanche ainsi que des compteurs de photons et des télémètres utilisés dans les voitures, la construction et même la chasse.
Les photodiodes à avalanche sont généralement constituées de couches de silicone cristalline situées entre deux électrodes. Un champ électrique déclenche le processus lorsque la lumière pénètre dans la diode. Il existe différents types d’APD pouvant fonctionner en fonction de la longueur d’onde de la lumière qui les pénètre. Si elles sont en silicium, la plage spectrale est généralement comprise entre 300 et 1 100 nanomètres, tandis qu'une photodiode à avalanche de germanium convient souvent à des longueurs d'onde de la lumière comprises entre 800 et 1 600 nanomètres. Une autre version en indium, gallium et arsenic peut fonctionner avec des longueurs d’onde comprises entre 900 et 1 700 nanomètres.
Une photodiode à avalanche est souvent disponible dans une gamme de tailles. Les grandes diodes peuvent capter plus de lumière que les plus petites et ne nécessitent pas d'autres composants optiques, ce qui peut augmenter les coûts. L'utilisation de variétés plus petites est bénéfique lorsque l'espace des plaquettes de semi-conducteurs est limité. L’APD convient généralement mieux lorsque l’intensité de la lumière est relativement faible, mais la détection des fréquences moyennes à élevées est nécessaire.
Les composants de silicium avec des charges électriques positives et négatives sont souvent utilisés dans une photodiode à avalanche. La configuration crée généralement une tension polarisée en inverse, ce qui signifie que la tension est plus élevée à une extrémité que l’autre. La tension de claquage est la plus faible quantité de courant pouvant déclencher le déclenchement de la diode. L'effet d'avalanche peut continuer si les particules porteuses de charge accélèrent à une vitesse suffisamment élevée. La tension de polarisation inverse doit généralement être supérieure à la panne; s'il est inférieur, le frottement peut ralentir les particules.
La capacité de transmission d'un système optique dépend souvent du type de photodiode à avalanche utilisée. Les systèmes de mesure de distance peuvent également en bénéficier, tels que les pistolets de vitesse de circulation destinés aux forces de l'ordre, ainsi que les télémètres utilisés par les chasseurs. Les photodiodes d'avalanche font souvent partie des capteurs laser que l'on trouve dans les systèmes de navigation portuaire, les équipements d'arpentage ou les machines qui doivent détecter la proximité des personnes et des équipements. Ils peuvent également faire partie des systèmes d'avertissement de danger pour les automobilistes.