Η φωτοδίοδος χιονοστιβάδας σχεδιάστηκε από τον Ιάπωνα μηχανικό"Jun-ichi Nishizawa" το 1952. Η φωτοδίοδος χιονοστιβάδας είναι ένας πολύ ευαίσθητος ανιχνευτής ημιαγωγών που χρησιμοποιεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο για να μετατρέψει το φως σε ηλεκτρισμό.
Στα συστήματα επικοινωνίας με οπτικές ίνες, ένα μόνο εξάρτημα, όπως μια φωτοδίοδος χιονοστιβάδας, χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρικό σήμα. Κατά τη διαδικασία της χιονοστιβάδας, δημιουργούνται φορείς φορτίου από συγκρούσεις. Τα φωτόνια που μοιάζουν με σωματίδια φωτός δημιουργούν πολλά ηλεκτρόνια, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν ηλεκτρικό ρεύμα.
Τι είναι η φωτοδίοδος χιονοστιβάδας
Μια δίοδος που χρησιμοποιεί τη μέθοδο χιονοστιβάδας για να παρέχει πρόσθετη απόδοση σε σύγκριση με άλλες διόδους ονομάζεται φωτοδίοδος χιονοστιβάδας.
Οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας αλλάζουν ένα οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό σήμα και μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές τάσεις αντίστροφης πόλωσης. Το σύμβολο για μια φωτοδίοδο χιονοστιβάδας είναι παρόμοιο με αυτό μιας διόδου Zener.
Δομή Φωτοδιόδου Χιονοστιβάδας
Η δομή μιας φωτοδιόδου PIN και μιας φωτοδιόδου χιονοστιβάδας είναι παρόμοια και αποτελείται από δύο περιοχές με έντονη πρόσμειξη και δύο περιοχές με ελαφρά πρόσμειξη, οι περιοχές με έντονη πρόσμειξη είναι P+ και N+, ενώ οι περιοχές με ελαφρά ντοπαρίσματος είναι Εγώ και ο Π.
Στην εγγενή περιοχή, το πλάτος του στρώματος εξάντλησης της φωτοδιόδου χιονοστιβάδας είναι μάλλον λεπτό σε σύγκριση με αυτό της φωτοδιόδου PIN. Εδώ, η περιοχή p+ λειτουργεί σαν άνοδος, ενώ η περιοχή n+ σαν κάθοδος.
Σε σύγκριση με άλλες φωτοδίοδοι, οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας λειτουργούν υπό συνθήκες υψηλής αντίστροφης πόλωσης. Επομένως, η χιονοστιβάδα πολλαπλασιάζεται με τους φορείς φορτίου που σχηματίζονται από πρόσκρουση φωτός ή φωτόνια. Η δράση χιονοστιβάδας αυξάνει το κέρδος της φωτοδιόδου κατά έναν παράγοντα αρκετών για να παρέχει ένα εύρος υψηλής ευαισθησίας.
Λειτουργικά κριτήρια
Η διάσπαση της χιονοστιβάδας συμβαίνει κυρίως όταν η φωτοδίοδος υποβάλλεται σε μέγιστη αντίστροφη τάση που ενισχύει το ηλεκτρικό πεδίο πέρα από το στρώμα εξάντλησης. Καθώς το προσπίπτον φως διεισδύει στην περιοχή p+, απορροφάται στην πολύ ανθεκτική περιοχή p και στη συνέχεια δημιουργεί ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών.
Όσο υπάρχει υψηλό ηλεκτρικό πεδίο, οι φορείς φορτίου συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας κορεσμού τους μετατοπίζονται στην περιοχή pn+. Όταν η ταχύτητα είναι υψηλότερη, οι φορείς θα συγκρουστούν μέσω άλλων ατόμων και θα δημιουργήσουν νέα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών και τα τεράστια ζεύγη φορέων φορτίου θα οδηγήσουν σε υψηλά φωτορεύματα.
Λειτουργία φωτοδιόδου χιονοστιβάδας
Η λειτουργία της φωτοδιόδου χιονοστιβάδας μπορεί να γίνει εξ ολοκλήρου στο deλειτουργία συμπλήρωσης. Ωστόσο, εκτός από τη γραμμική λειτουργία χιονοστιβάδας, μπορούν να λειτουργήσουν και στη λειτουργία Geiger. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, η φωτοδίοδος μπορεί να λειτουργήσει με την προαναφερθείσα τάση διακοπής. Μια άλλη λειτουργία, η λειτουργία"sub-Geiger mode", εισάγεται αυτήν τη στιγμή.
Φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας στην επικοινωνία οπτικών ινών
Στα συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών (OFC), οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας χρησιμοποιούνται συχνά για αναγνώριση ασθενούς σήματος, αλλά το κύκλωμα πρέπει να βελτιστοποιηθεί αρκετά ώστε να επιτευχθεί υψηλός λόγος σήματος προς θόρυβο (S/N). Εδώ, το SNR πρέπει να αποκτήσει μια τέλεια αναλογία σήματος προς θόρυβο και η κβαντική απόδοση πρέπει να είναι υψηλή επειδή αυτή η τιμή είναι σχεδόν η μέγιστη, έτσι ώστε το μεγαλύτερο μέρος του σήματος να παρατηρείται.
Χαρακτηριστικά φωτοδιόδου χιονοστιβάδας
Οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας είναι εξαιρετικά ευαίσθητες δίοδοι βασισμένες σε υψηλή ταχύτητα που λειτουργούν εφαρμόζοντας αντίστροφη τάση στη μέθοδο εσωτερικής απολαβής. Αυτές οι δίοδοι μετρούν φως χαμηλής εμβέλειας σε σύγκριση με τις φωτοδίοδοι τύπου PIN και επομένως χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου ποικίλλει η υψηλή ευαισθησία, όπως η μέτρηση οπτικής απόστασης και η οπτική επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας.
Αποποίηση ευθυνών:Αυτό το άρθρο είναι ένα άρθρο αναπαραγωγής δικτύου, σκοπός της αναπαραγωγής αυτού του άρθρου είναι η διάδοση των σχετικών τεχνικών γνώσεων, τα πνευματικά δικαιώματα ανήκουν στον αρχικό δημιουργό, εάν η παραβίαση, επικοινωνήστε με τον εκδότη για διαγραφή.