Optik aloqa tizimlari fanidan

Ko‘chki fotodiodi. Dizayn, ishlash printsipi, asosiy xarakteristikalari. LFDning afzalliklari
Ko‘chki fotodiodida birlamchi fototokning kuchayishiga zaryad tashuvchilar sonining boshqariladigan ko‘chki ko‘payishi tufayli erishiladi. Bunga APD dizayni yordam beradi. Ko‘chkining ko‘payishi ko‘payish qatlamida sodir bo‘ladi (7-rasm).
Ko‘chkining ko‘payishi Ecm kuchlanishini buzilishga yaqin qiymatga oshirish orqali erishiladi. Bunday holda, p - n o‘tish joyida juda kuchli elektr maydoni o‘rnatiladi (E > 10 5 V/sm). Bu keskinlik tor sohada erishiladi. Agar fotonlarning asosiy qismi kuchli elektr maydoni bo‘lgan qatlamda so‘rilsa, qurilmaning yuqori tezligiga erishiladi. Fotonlar ko‘payish qatlami orqali uchadi va kristallar bilan o‘zaro ta'sir qilish uchun vaqtlari yo‘q. Yutish qatlamida zaryad tashuvchilar hosil bo‘ladi va mos keladigan potentsiallar tomon siljiydi. Kuchli maydonda harakatlanayotganda, tashuvchilar katta kinetik energiyaga ega bo‘ladilar va uning bir qismini boshqa tashuvchilarga berib, yangi tashuvchilarni (elektronlar va teshiklarni) chiqaradilar.



7-rasm. APD dizayni
Zaryad tashuvchilar sonini ko‘paytirish jarayoni ko‘chki kabi rivojlanadi va koeffitsient bilan tavsiflanadi
(8)
Bu yerda D - indikator fotodiodning materiali bilan belgilanadi (Si
D = 1,5...9), Е_проб – APD ning parchalanish kuchlanishi.
Kremniyli APDlar uchun haqiqiy daromad qiymati 50...100, germaniy APD uchun - 2...15, galliy arsenid uchun - 10...35.
Fototokning qiymati G koeffitsientiga ortadi.
(9)
Xuddi shunday, sezgirlikning ortishi kuzatiladi.
APD ning spektral sezgirligi p-i-n fotodiodiga o‘xshash xususiyatlarini saqlab qoladi. APD ning joriy kuchlanish xarakteristikasi bo‘yicha ish maydoni elektr uzilishiga yaqin zona bo‘ladi.
Bunday holda, qorong‘u oqim ham ko‘payishni boshdan kechiradi. Qorong‘i oqimning kattaligi ko‘paytiriladigan va ko‘paytirilmagan komponentlarning yig‘indisi bo‘ladi.
(10).
Optik signallarning dinamik diapazonini aniqlaydigan APD xususiyatlaridan biri bu aniqlash chiziqliligidir
(11)
APD dinamik diapazonining haqiqiy qiymati taxminan 20 dB bo‘lishi mumkin.
APD kommutatsiya pallasining o‘ziga xos xususiyati geribildirim davri orqali tartibga solinadigan kuchlanish manbai (8-rasm).

8-rasm. APD ni yoqish sxemasi
APD ning asosiy afzalligi uning yuqori daromadliligi va tezligi bo‘lib, bu galliy arsenid bazasiga ega qurilmalardan ma'lumotlarni uzatish tezligi 10 Gbit / s gacha va undan yuqori bo‘lgan holda foydalanish imkonini beradi.
APD ning kamchiliklari yuqori kuchlanish kuchlanishi (400 V gacha) va tartibga solinadigan manba Ecm uchun boshqaruv sxemasining murakkabligi hisoblanadi.