Лавинные фотодиоды. Приемник излучения должен преобразовать оптический сигнал в электрический

P-i-n фотодиоды

Фототранзисторы

Фотодиоды

Приемник излучения должен преобразовать оптический сигнал в электрический. Поскольку информационный сигнал содержится в модулированном световом потоке, этот поток должен быть принят как можно полнее и без искажений. Так как рабочая поверхность приемника - намного больше сечения световода, потери при переходе излучения в приемник будут намного меньше, чем при переходе от источника в линию. Для приема излучения могут использоваться фотодиоды. Это - полупроводниковые приборы на основе кремния, германия и соединений элементов третьей и пятой групп.

В обычных фотодиодах формируется ток, зависящий от интенсивности падающего излучения, их отличают хорошая линейность и стабильность работы, малое время отклика, но они не обеспечивают усиление фототока.

Эти полупроводниковые приборы также строятся на основе кремния, германия и соединений элементов третьей и пятой групп. Фототранзисторы имеют высокую чувствительность и хорошее усиление, но, из-за большой барьерной емкости, время отклика у них большое, то есть частотные характеристики хуже. Граничная частота для лучших образцов достигает 200 МГц.

В p-i-n фотодиодах между слоями с разной проводимостью вводится слой с собственной проводимостью (i область), который при подаче обратного напряжения смещения обедняется свободными носителями, и сильное электрическое поле в нем будет ускорять носители, которые будут образовываться в результате поглощения света. Они обладают большей чувствительностью за счет снижения потерь от рекомбинации. Барьерная емкость - мала, за счет чего обеспечиваются хорошие частотные характеристики (граничная частота - до 1 ГГц). Для них требуется небольшое напряжение обратного смещения (5 В и меньше), что определяет их преимущественное использование в ЛВС и других оконечных устройствах.

Лавинные фотодиоды обладают внутренним усилением и отличаются от p-i-n фотодиодов наличием еще одного дополнительного слоя. При высоких обратных напряжениях смещения (порядка 100 В) в них образуется сильное ускоряющее поле, в котором происходит лавинное размножение носителей, то есть усиление фототока. Эти приборы характеризуются высокой чувствительностью, большим усилением и высоким быстродействием, однако, их использование затруднено сложностью, высокой стоимостью, высокими рабочими напряжениями, необходимостью стабилизации напряжений и температур и работой только в режиме усиления слабого сигнала.

Дата добавления: 2015-06-25