El fotodiodo de avalancha fue diseñado por el ingeniero japonés" Jun-ichi Nishizawa" en 1952. El fotodiodo de avalancha es un detector semiconductor muy sensible que utiliza el efecto fotoeléctrico para convertir la luz en electricidad.
En los sistemas de comunicación por fibra óptica, se utiliza un solo componente, como un fotodiodo de avalancha, para convertir la luz en una señal eléctrica. Durante el proceso de avalancha, los portadores de carga se generan por colisiones. Los fotones parecidos a partículas de luz crean muchos electrones, que a su vez crean una corriente eléctrica.
¿Qué es un fotodiodo de avalancha?
Un diodo que utiliza el método de avalancha para proporcionar un rendimiento adicional en comparación con otros diodos se denomina fotodiodo de avalancha.
Los fotodiodos de avalancha transforman una señal óptica en una señal eléctrica y pueden operar a altos voltajes de polarización inversa. El símbolo de un fotodiodo de avalancha es similar al de un diodo Zener.
Estructura del fotodiodo de avalancha
La estructura de un fotodiodo PIN y un fotodiodo de avalancha es similar y consta de dos regiones muy dopadas y dos regiones ligeramente dopadas, las regiones muy dopadas son P + y N +, mientras que las regiones poco dopadas son Yo y p.
En la región intrínseca, el ancho de la capa de agotamiento del fotodiodo de avalancha es bastante delgado en comparación con el del fotodiodo PIN. Aquí, la región p + actúa como un ánodo, mientras que la región n + actúa como un cátodo.
En comparación con otros fotodiodos, los fotodiodos de avalancha funcionan en condiciones de alta polarización inversa. Por tanto, la avalancha se multiplica por los portadores de carga formados por la incidencia de luz o fotones. La acción de la avalancha aumenta la ganancia del fotodiodo en un factor de varios para proporcionar un rango de alta sensibilidad.
Criterios operativos
La ruptura de la avalancha ocurre principalmente cuando el fotodiodo se somete a un voltaje inverso máximo que mejora el campo eléctrico más allá de la capa de agotamiento. A medida que la luz incidente penetra en la región p +, se absorbe en la región p muy resistiva y luego genera pares de electrones y huecos.
Siempre que haya un campo eléctrico elevado, los portadores de carga, incluida su velocidad de saturación, se desvían hacia la región pn +. Cuando la velocidad es más alta, los portadores chocarán a través de otros átomos y generarán nuevos pares de electrones y huecos, y los enormes pares de portadores de carga darán lugar a altas fotocorrentes.
Operación de fotodiodo de avalancha
La operación del fotodiodo de avalancha se puede realizar completamente enmodo de finalización. Sin embargo, además del modo de avalancha lineal, también pueden operar en el modo Geiger. En este modo de funcionamiento, el fotodiodo puede funcionar al voltaje de ruptura mencionado anteriormente. Otro modo, el" modo sub-Geiger" ;, se está introduciendo actualmente.
Fotodiodos de avalancha en la comunicación por fibra óptica
En los sistemas de comunicación por fibra óptica (OFC), los fotodiodos de avalancha se utilizan a menudo para la identificación de señales débiles, pero el circuito debe optimizarse lo suficiente para lograr una alta relación señal / ruido (S / N). Aquí, la SNR es para obtener una relación señal-ruido perfecta y la eficiencia cuántica debe ser alta porque este valor es casi el máximo, por lo que se percibe la mayor parte de la señal.
Características del fotodiodo de avalancha
Los fotodiodos de avalancha son diodos basados en alta velocidad y alta sensibilidad que funcionan aplicando un voltaje inverso al método de ganancia interna. Estos diodos miden la luz de rango bajo en comparación con los fotodiodos de tipo PIN y, por lo tanto, se utilizan en aplicaciones donde varía la sensibilidad alta, como la medición de distancia óptica y la comunicación óptica de largo alcance.
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