Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Рабочие параметры APD




Благодаря своему внутреннему усилению фотоэлектрического сигнала, APD отличается от PIN-фотодиодов, которые не имеют усиления. Ток выходного сигнала Is APD дается выражением:

 

Is=MR 0(1) Ps, (8.1)

 

где R 0(1) внутренняя чувствительность отклика APD при усилении М = 1 и длине волны 1; М усиление APD и Ps падающая оптическая мощность.

Усиление М является функцией обратного напряжения VR на APD и меняется с уровнем приложенного напряжения смещения. Вид типичных кривых зависимости усиления от напряжения для кремниевого APD приведен на рис.8.7.

 

 

Рис.8.7. Типичные кривые усиление-напряжение для кремниевых APD

 

Спектральный шум является ключевым параметром при выборе APD. Как и другие типы детекторов, APD обычно работает в одном из двух режимов: а) детекторный шум ограничен при низких уровнях мощности или б) дробовой шум фотонов ограничен при высоких уровнях мощности. APD работает с обратным смещением. Дробовой шум и ток утечки APD ограничивают чувствительность при низких уровнях светового потока. Этот случай отличается от PIN-детектора тем, что ток утечки материала подложки IDB умножается на коэффициент усиления М, характерный для APD. В этом случае общий ток утечки ID равен:

 

ID=IDS+IDBM, (8.2)

 

где IDS ток утечки по поверхности.

Характеристики APD ухудшаются под действием избыточного коэффициента шума (F)по сравнению с PIN-диодами. Полный ток спектрального шума для APD, в условиях измерения темнового тока, определяется выражением

 

iN= [ 2q (IDS + IDBM 2 F) B ]1/2, (8.3)

 

где q — заряд электрона, а В - ширина полосы частот системы.

При более высоких уровнях сигнала, происходит переход к режиму ограниченного дробового шума фотонов, где чувствительность APD ограничена дробовым шумом фотонов, вызванным током, генерируемым оптическим сигналом. Полный APD-шум iN(total) равен среднеквадратичному значению детекторного шума и сигнального дробового шума в присутствии светового излучения. Полный APD шум может быть оценен следующим выражением:

 

iN(total) = [2 q (Ids + (IDBM 2+ R 0(1) М2Ps) F) В ] 1/2, (8.4)

 

где F – коэффициент избыточного шума, В – ширина полосы частот системы, М – коэффициент умножения, IDS ток утечки по поверхности, IDB ток утечки материала подложки.

В отсутствии других источников шума, APD может обеспечить отношение сигнал/шум (SNR), которое в Fl/2 хуже, чем у PIN-детектора при той же квантовой эффективности. В случае, когда внутреннее усиление APD увеличивает уровень сигнала без значительного увеличения общего шума системы, APD может обеспечить лучшее общее отношение сигнал/шум системы, чем PIN-детектор.

Показатель NEP не может быть использован как единственная мера характеристики детектора, скорее нужно использовать отношение SNR, вычисленное при определенной длине волны и полосе пропускания, для того чтобы определить оптимальный тип детектора для заданных приложений. Нужно заметить, что оптимум SNR имеет место при таком значении M, при котором полный шум детектора равен входному шуму усилителя или сопротивления нагрузки. Для кремниевых APD показатель М изменяется в диапазоне от 100 до 1000, а для германиевых и InGaAs APD он изменяется от 30 до 40. Оптимальное усиление зависит частично от коэффициента избыточного шума F детектора APD.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 539; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.