Ce este o fotodiodă de avalanșă?

Există multe aplicații în care lumina este convertită în semnale electrice, inclusiv sisteme de comunicații prin fibră optică. O componentă care poate face acest lucru este fotodioda de avalanșă (APD). Particulele numite purtători de sarcină intră în diodă și sunt expuse unui câmp electric. Într-un proces numit avalanșă, particulele sunt generate prin ciocniri, iar o particulă ușoară numită foton poate genera mulți electroni pentru a produce un curent electric. Receptoarele optice includ de obicei o fotodiodă de avalanșă, precum și contoare de fotoni și telemetru utilizate în mașini, construcții și chiar vânătoare.

Fotodiodele de avalanșă sunt de obicei construite din straturi de silicon cristalin între doi electrozi. Un câmp electric declanșează procesul pe măsură ce lumina intră în diodă. Există diferite tipuri de APD care pot funcționa în funcție de lungimea de undă a luminii care intră în ele. Dacă sunt fabricate din siliciu, intervalul spectral este de obicei între 300 și 1,100 de nanometri, în timp ce o fotodiodă de avalanșă cu germaniu este adesea potrivită pentru lungimi de undă luminoase de la 800 la 1,600 de nanometri. O altă versiune făcută din indiu, galiu și arsen poate funcționa cu lungimi de undă de la 900 la 1,700 nanometri.

O fotodiodă de avalanșă este adesea disponibilă într-o gamă de dimensiuni. Diodele mai mari pot obține mai multă lumină decât cele mai mici și elimină necesitatea altor componente optice care pot adăuga cheltuieli. Utilizarea unor varietăți mai mici este benefică atunci când spațiul plăcilor semiconductoare este limitat. Un APD este, în general, cel mai potrivit pentru atunci când intensitatea luminii este relativ scăzută, dar este necesară detectarea frecvențelor medii până la înalte.

Componentele din siliciu cu sarcini electrice pozitive și negative sunt adesea folosite într-o fotodiodă de avalanșă. Configurația creează, de obicei, o tensiune polarizată inversă, care se referă la tensiunea ca fiind mai mare la un capăt decât la celălalt. Tensiunea de întrerupere este cea mai mică cantitate de curent care poate declanșa dioda să conducă. Efectul de avalanșă poate continua dacă particulele purtătoare de sarcină accelerează la viteze suficient de mari. Tensiunea de polarizare inversă, de obicei, trebuie să fie mai mare decât defalcarea; dacă este mai mică, atunci frecarea poate face ca particulele să încetinească.

Capacitatea de transmisie a unui sistem optic depinde adesea de tipul de fotodiodă de avalanșă utilizată. De asemenea, pot beneficia și sistemele de măsurare a distanței, cum ar fi pistoalele pentru viteza de trafic pentru oamenii legii, precum și telemetrul utilizate de vânători. Fotodiodele de avalanșă fac adesea parte din senzorii laser găsiți în sistemele de navigație portuare, echipamentele de cercetare sau în mașinile care trebuie să sesizeze proximitatea oamenilor și a echipamentelor. De asemenea, pot face parte din sistemele de avertizare a pericolelor pentru șoferii de automobile.