Лекция №8. Тема: Приёмники оптических сигналов. План

Чувствительность фотодиода - S польный коэффициент полезного действия (КПД) преобразования световой мощности в электрический ток, т.е. отношение среднего значения I фототока к среднему значению оптической Р мощности, А/Вт [4]:
S= I/Р , (8.4)

Или с учетом (8.3)

S= η (q/hf).
По формуле ясно, чем больше η-квантовая эффективность тем и больше чувствительность ФД, т.е чем больше поглащаются фотоны в активной зоне.
Постоянная времени ФД - характеризует быстродействие ФД и зависит от нескольких параметров: от времени диффузии, от ширины обеднённой зоны, т.е. времени перехода обедненной зоны, от длины волны и от того что движутся ли несущие под действием электрического поля или под диффузии. Поэтому важным является толщина слоев, а также p-n-перехода. Для того чтобы польностью поглашать фотоны в обедненной зоне и тем повышать квантовую эффективность, при изготовлении толщина p-и n-слоев уменьшается, а толщина активной зоны увеличивается. Это обеспечивается путем высокого легирования p- и n-слоев, и очень слабым легированием активной области [1]. При поглощении фотонов в p- и n-области возникает ток диффузии, это уменьшает быстродействие ФД. Но и ширина активной области тоже увеличивает время перехода несущих по этой области. В p-i-n ФД ширина активной области обыяно составляет 20 мкм [6].
От можно определить полосу пропускания ФД f_пп.

f_ўт =0,4 / . (8.5)

Значит, чем меньше , тем больше полоса пропускания.
Характерным показателем ФД является собственный шум. Шумы ограничивают длину регенерационной участки. Основным фактором шумов являются дробовые шуми. Ток дробовых шумов определяется:

I _др.ш=2qI₀=2qI₀B , (8.6)

здесь q- заряд электрона;
I₀ –значения тока постоянно протекающий через ФД;
-ширина полосы частот;
B-скорость передачи.
В системах ВОС широко распространены p-i-n ФД и лавинные ФД.


Контрольные вопросы

1. 
   Какие требования предявляются к фотоприемникам?
   
2. 
   Объсните принцип работы полупроводникового ФД.
   
3. 
   Из каких полупроводниковых материалов изготавливаются фотоприемники?
   
4. 
   Какими основными параметрами характеризуется фотодиод?