СВЕТОДИОД-ПОМОЩНИК




Фотодиоды и фотоприемные устройства - стр. 10


Наибольшее различие в коэффициентах ионизации и минимальное К достигается в таких материалах, в которых значение спин-орбитального расщепления валентной зоны Dco примерно равно или немного меньше ширины запрещенной зоны E8. Это условие реализуется, в частности, в твердом растворе AlxGa1-xSb. В лавинных фотодиодах на основе этого материала при М=100 шум-фактор увеличивается всего в 3 раза. Аналогичная ситуация может быть реализована и в некоторых других полупроводниковых твердых растворах, а также в структурах на основе сверхрешеток.

Для получения максимального отношения сигнал/шум в лавинном фотодиоде необходимо подбирать оптимальную величину напряжения обратного смещения, регулируя тем самым коэффициент умножения М. Поясним это с помощью рис. 6, где в двойном логарифмическом масштабе представлены зависимости мощности сигнала и мощности различных видов шумов от коэффициента лавинного умножения М. Мощность полезного сигнала растет пропорционально М2 (поскольку Р~Р). При небольших значениях М дробовой шум лавинного умножения обычно меньше теплового шума, величина которого остается постоянной. Поэтому увеличение М приводит к росту отношения сигнал/шум до той поры, пока дробовой шум не превысит тепловой. Оптимальный  коэффициент  умножения Мот, при котором отношение сигнал/шум максимально, достигается тогда, когда дробовой шум примерно в два раза превысит тепловой (рис.7). На практике оптимальный коэффициент лавинного умножения Мопт подбирают регулировкой напряжения смещения. Для разных фотодиодов эта величина колеблется от 10 до 150 В.

Рис. 7 Зависимости мощности выходного сигнала и мощности шумов от коэффициента умножения М в лавинном фотодиоде:

1-       мощность шума; 2- мощность теплового шума; 3- мощность дробового шума; 4- суммарная мощность шумов;

Конструкции ЛФД могут меняться в зависимости от свойств применяемых  материалов. Поскольку эти приборы работают в предпробойном режиме, то основным требованием является очень высокое качество и однородности как самого материала, так и p-n-структуры. Недопустимы утечки тока и появление самопроизвольных микроплазм в дефектных областях. В качестве примера на рис.8 приведена структура кремниевого лавинного фотодиода.




Содержание  Назад  Вперед