Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE (APD)

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE (APD)"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE (APD)

2 Χαμηλή Ενεργειακή στάθμη Υψηλή Ενεργειακή στάθμη ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ AVALANCHE φώς Απορρόφηση φωτεινής ενέργειας  Μετάβαση Ηλεκτρονίων σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες  Φαινόμενο χιονοστιβάδας (Avalanche)  Πολλαπλασιασμός Ελέυθερων Ηλεκτρονίων  ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

3 ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ AVALANCHE ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ (Silicon APD 800nm)

4 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ “I - V” AVALANCHE ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ ΠεριοχήAvalanche Καθώς αυξάνεται η ανάστροφη πόλωση (V B )  Το ρεύμα I O παραμένει σταθερό  Στην περιοχή Avalanche το ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο δίνει αρκετή «Κινητική Ενέργεια» στα διεγερθέντα ηλεκτρόνια  προκαλούν ΙΟΝΙΣΜΟ στα άτομα του ημιαγωγού  Πολλαπλασιασμός των ηλεκτρονίων  Multiplication Factor = M

5 ΥΨΗΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHE  V B  > 100 εως 1000 Volts  Εσωτερικός φωτοηλεκτρονικός μηχανισμός «κέρδους» M ( 10 – 500 )  Το φαινόμενο Avalanche δεν προκαλεί καταστροφή του ημιαγωγού  Η αναπτυσσόμενη θερμοκρασία απο το μεγάλο ρεύμα όμως μπορεί να προκαλεσει καταστροφή

6 ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ AVALANCHE IPIPIPIP  Ι P = Συνολικό «πολλαπλασιασμένο» Φωτορεύμα  M = Συντελεστής πολλαπλασιασμού (Multiplication factor)  R 0 (λ) = Responsivity της διόδου με Μ = 1 (απλή δίοδος pin)  P = Προσπίπτουσα Οπτική ισχύς Αρχικός τύπος απο pin ΤύποςAPD

7 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ «Μ» ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ (ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ για Silicon APD’s)

8 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ RESPONSIVITY ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λ (για δύο τιμές του Μ & για Silicon APD’s) ΤύποςAPD

9 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ Μ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ λ (για δεδομένη V B & για Silicon APD’s)

10 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

11 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΟΛΩΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD Ανάστροφη πόλωση Φωτοδιόδου με υψηλή θετική τάση V+ (100 – 1000 Volts) Σε σειρά αντίσταση φορτίου R L Ροή πολλαπλασιασμένου φωτορεύματος  M*I P Ενισχυμένη Τάση εξόδου M* V O ανάλογη του προσπίπτοντος φωτός (M*I P R L )

12 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD I d = Dark Current  * M I d = Dark Current  * M C J = Χωρητικότητα επαφής C J = Χωρητικότητα επαφής R SH = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω R SH = Αντίσταση φωτοδιόδου εν παραλλήλω R S = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά R S = Αντίσταση φωτοδιόδου σε σειρά I ph = Φωτορεύμα  * M I ph = Φωτορεύμα  * M I ο = Συνολικό ρεύμα  * M I ο = Συνολικό ρεύμα  * M R L = Αντίσταση φορτίου R L = Αντίσταση φορτίου (* M)

13 ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ ( I D ) & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ

14 ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΡΕΥΜΑ & ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΠΟΛΩΣΗ (για διαφορετικές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ)

15 ΘΟΡΥΒΟΣ (noise) ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

16 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΗΓΩΝ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΗΝ APD  M opt Thermal Shot Total Πολλαπλασιάζεται * M Σταθερός Κυριαρχία ThermalΚυριαρχία Shot

17 ΚΥΡΙΑΡΧΙΑ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ SHOT (για Μ > Μ opt)

18 EXCESS NOISE FACTOR  F Επιπλέον θόρυβος λόγω της «στατιστικής» φύσης του φαινομένου Avalanche  Εξαρτάται απο το Μ

19 EXCESS NOISE FACTOR  F Τύπος MacIntyre & Πίνακας με παραμέτρους k, X, F ή

20 ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΤΟΔΙΟΔΟΥ APD

21 ΠΩΣ ΑΛΛΑΖΕΙ Η f c ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΤΑΣΗ “V” ΚΑΙ ΤΟ ΚΕΡΔΟΣ “M”

22 ΤΟ ΓΙΝΟΜΕΝΟ “GAIN * BANDWIDTH” Σε υψηλής ταχύτητας InGaAs/Si APD near-infrared (1.0 to 1.6 µm) (High-Gain, High-Speed, Near-Infrared Avalanche Photodiode)

23 Parameter PIN PhotodiodesAPDs Construction Materials Si, Ge, InGaAs Bandwidth DC to 40+ GHz Wavelength 0.6 to 1.8 µm Conversion Efficiency 0.5 to 1.0 Amps/Watt 0.5 to 100 Amps/Watt Support Circuitry Required None High Voltage, Temperature Stabilization Cost (Fiber Ready) $1 to $500$100 to $2,000 ΣΥΓΚΡΙΣΗ APD ΜΕ pin


Κατέβασμα ppt "ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΧΙΟΝΟΣΤΙΒΑΔΑΣ AVALANCHE PHOTODIODE (APD)"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google