Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.5 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.5 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.5 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005

2 ΟΠΤΙΚΟΙ ΑΝΙΧΕΥΤΕΣ (ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΙ) OPTICAL ή LIGHT DETECTORS (PHOTODIODES) (p – i – n Photodiode) (Avalanche Photodiode - APD)

3 1.ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ (detection) ΦΩΤΟΣ & ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΖΩΝΕΣ 2.pin 3.APD

4 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ LIGHT DETECTION ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ (QUANTUM MECHANICS)

5 Χαμηλή Ενεργειακή στάθμη Υψηλή Ενεργειακή στάθμη ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΡΟΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ φώς Απορρόφηση ενέργειας  Μετάβαση Ηλεκτρονίων σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες Παραγωγή Ελεύθερων Ηλεκτρονίων  Ροή Ρεύματος

6 ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ

7 ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΣ p-i-n “pin” Photodiode ή “pin” Photodetector

8 ΒΑΣΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n  Απορροφώνται φωτόνια στην περιοχή “i” (intrinsic)  Δημιουργούν ζεύγη ηλεκτρονίων (e) και οπών (holes)  Εφαρμόζεται ανάστροφη τάση στα άκρα της διόδου  Παράγεται «Φωτορεύμα» (Photocurrent)  Το φωτορεύμα συλλέγεται σε ηλεκτρόδια πριν τα ηλεκτρόνια επανασυνδεδουν με τις οπές

9 p i n

10 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n

11

12 ΣΧΕΣΗ ΑΝΑΜΕΣΑ ΣΤΑ ΕΞΗΣ ΜΕΓΕΘΗ: ΑΝΑΣΤΡΟΦΗΣ ΤΑΣΗΣ ΠΟΛΩΣΗΣ (Bias Voltage) ΕΚΤΑΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΡΑΙΩΣΗΣ (Depletion area) ΕΚΤΑΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΡΑΙΩΣΗΣ (Depletion area) ΧΩΡΗΤΙΚΌΤΗΤΑΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n (pF) ΧΩΡΗΤΙΚΌΤΗΤΑΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n (pF)

13 Το φώς προσπίπτει στην πλευρά “p” Τα ηλεκτρόνια και οι οπές, που παράγονται απο την απορρόφηση του φωτός  σαρώνονται κατα μήκος της επαφής απο την ανάστροφη πόλωση (εφαρμοζόμενη ηλεκτρική τάση)  παράγεται ένα μικρό φωτορεύμα το οποίο «συλλαμβάνεται» στα ηλεκτρόδια της φωτοδιόδου

14 ΒΑΘΟΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ ΦΩΤΟΣ ΣΤΗΝ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟ p-i-n

15 ΔΥΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ QUANTUM EFFICIENCY &RESPONSIVITY

16 Quantum Efficiency (Q.E.) ή n(λ) = Αποδοτικότητα μετατροπής φωτονίων σε ηλεκτρόνια (e ή q) και ηλεκτρικό ρεύμα ( % )

17 Responsivity R(λ) = Ευαισθησία (Sensitivity) της φωτοδιόδου στο φώς = φωτορεύμα ανα μονάδα οπτικής ισχύος (Αmperes / Watt optical ) RESPONSIVITY

18 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ RESPONSIVITY (Q.E.) ΜΕ ΤΟ λ

19 ΕΞΑΡΤΗΣΗ (%) ΤΗΣ RESPONSIVITY ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

20 GaAs PIN photodiode Large Area (1-3mm) GaAs PIN photodiode ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ RESPONSIVITY ΦΩΤΟΔΙΟΔΩΝ

21 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n

22 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ I - V I D = Dark Current (Σκοτεινό ρεύμα) ρέει στην ανάστροφα πολωμένη φωτοδίοδο χωρίς προσπίπτον φως I SAT = Ρεύμα κορεσμού στην ανάστροφη πόλωση V A = Τάση ανάστροφης πόλωσης I P = Φωτορεύμα I P = Φωτορεύμα I TOTAL = Συνολικό ρεύμα I TOTAL = Συνολικό ρεύμα Χωρίς Φώς Με Φώς ισχύος P (P 0 P 1 P 0 )

23 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΟΛΩΣΗ ΤΗΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n Ανάστροφη πόλωση Φωτοδιόδου με θετική τάση V+ Σε σειρά αντίσταση φορτίου R L Ροή φωτορεύματος I P Τάση εξόδου V O ανάλογη του πρόσπίπτοντος φωτός (V O = I P R L )

24 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n I d = Dark Current I d = Dark Current C J = Χωρητικότητα επαφής (στρώμα αραίωσης) φωτοδιόδου ( 5-10 pF) C J = Χωρητικότητα επαφής (στρώμα αραίωσης) φωτοδιόδου ( 5-10 pF) R SH = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω ( > 10 ΜΩ)  ΑΜΕΛΗΤΕΑ R SH = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω ( > 10 ΜΩ)  ΑΜΕΛΗΤΕΑ R S = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά (10 – 1000 Ω) R S = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά (10 – 1000 Ω) I ph = Φωτορεύμα I ph = Φωτορεύμα I ο = Συνολικό ρεύμα I ο = Συνολικό ρεύμα R L = Αντίσταση φορτίου R L = Αντίσταση φορτίου Η φωτοδίοδος λειτουργεί σαν Πηγή Ρευματος

25 ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ

26 ΘΟΡΥΒΟΣ (noise) ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ p-i-n

27 ΠΗΓΕΣ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΗΝ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟ Οι πηγές θορύβου είναι οι εξής: Οι πηγές θορύβου είναι οι εξής:  Shot Noise προερχόμενος απο τη ροή του ρεύματος  Thermal Noise προερχόμενος απο την R L Thermal Shot Total

28 ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΙΣΧΥΣ ΘΟΡΥΒΟΥ Το ποσό της προσπίπτουσας οπτικής ισχύος στην φωτοδίοδο που γεννά φωτορεύμα ίσο με το ρεύμα θορύβου Το ποσό της προσπίπτουσας οπτικής ισχύος στην φωτοδίοδο που γεννά φωτορεύμα ίσο με το ρεύμα θορύβου ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ  Ισοδύναμη Ισχύς Θορύβου (NEP) Οταν I p = I tn  τότε P o = NEP Οταν I p = I tn  τότε P o = NEP

29 ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ Υψηλή Ευαισθησία απαιτεί  Μεγάλο Q.E. & Responsivity Υψηλή Ευαισθησία απαιτεί  Μεγάλο Q.E. & Responsivity  Μεγάλη επιφάνεια φωτοδιόδου  Μεγάλο βάθος περιοχής p Υψηλή Ταχύτητα Απόκρισης απαιτεί  Μικρή Χωρητικότητα C J  Μικρή επιφάνεια φωτοδιόδου  Ρηχή περιοχή p TRADE OFF  SENSITIVITY x BANDWIDTH

30 ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ

31 ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΕΞΑΡΤΩΝΤΑΙ ΣΤΕΝΑ ΑΠΟ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΠΟΥ ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΕΝΙΣΧΥΕΙ ΤΟ ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΣΗΜΑ


Κατέβασμα ppt "ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.5 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google