Co to jest fotodioda lawinowa?

Istnieje wiele zastosowań, w których światło jest przetwarzane na sygnały elektryczne, w tym światłowodowe systemy komunikacyjne. Jednym z elementów, który może to zrobić, jest fotodioda lawinowa (APD). Cząstki zwane nośnikami ładunku wchodzą do diody i są narażone na pole elektryczne. W procesie zwanym lawiną cząstki powstają w wyniku zderzeń, a lekka cząstka zwana fotonem może wytwarzać wiele elektronów w celu wytworzenia prądu elektrycznego. Odbiorniki optyczne zwykle zawierają fotodiodę lawinową, a także liczniki fotonów i dalmierze stosowane w samochodach, budownictwie, a nawet polowaniu.

Fotodiody lawinowe są zwykle zbudowane z krystalicznych warstw silikonu między dwiema elektrodami. Pole elektryczne uruchamia proces, gdy światło wchodzi do diody. Istnieją różne rodzaje APD, które mogą funkcjonować w zależności od długości fali światła, które do nich dociera. Jeśli są wykonane z krzemu, zakres spektralny wynosi zwykle od 300 do 1100 nanometrów, podczas gdy fotodioda lawinowa germanu jest często odpowiednia dla fal świetlnych o długości od 800 do 1600 nanometrów. Inna wersja wykonana z indu, galu i arsenu może działać w zakresie długości fal od 900 do 1700 nanometrów.

Fotodioda lawinowa jest często dostępna w różnych rozmiarach. Większe diody mogą uzyskać więcej światła niż mniejsze i eliminują potrzebę stosowania innych elementów optycznych, które mogą zwiększać wydatki. Stosowanie mniejszych odmian jest korzystne, gdy przestrzeń płytki półprzewodnikowej jest ograniczona. APD najlepiej nadaje się, gdy natężenie światła jest stosunkowo niskie, ale konieczne jest wykrycie częstotliwości średnich i wysokich.

Składniki krzemu o dodatnich i ujemnych ładunkach elektrycznych są często stosowane w lawinowej fotodiodzie. Układ zwykle tworzy napięcie o napięciu zwrotnym, które odnosi się do napięcia na jednym końcu wyższym niż na drugim. Napięcie przebicia to najmniejsza ilość prądu, która może wyzwolić przewodzenie diody. Efekt lawinowy może trwać, jeśli cząstki przenoszące ładunek przyspieszają z wystarczającą szybkością. Napięcie odchylenia zwrotnego zwykle musi być wyższe niż awaria; jeśli jest mniejszy, tarcie może spowodować spowolnienie cząstek.

Zdolność transmisji układu optycznego jest często zależna od rodzaju zastosowanej fotodiody lawinowej. Korzystne mogą być również systemy pomiaru odległości, takie jak pistolety prędkości dla organów ścigania, a także dalmierze używane przez myśliwych. Fotodiody lawinowe są często częścią czujników laserowych znajdujących się w systemach nawigacji portowej, urządzeniach pomiarowych lub w maszynach, które muszą wyczuwać bliskość ludzi i sprzętu. Mogą być również częścią systemów ostrzegania o zagrożeniach dla kierowców samochodów.