Što je lavinska fotodioda?

Postoje mnoge primjene u kojima se svjetlost pretvara u električne signale, uključujući optičke komunikacijske sustave. Jedna komponenta koja to može učiniti je lavinska fotodioda (APD). Čestice koje se nazivaju nositelji naboja ulaze u diodu i izlažu se električnom polju. U procesu koji se naziva lavina, čestice se generiraju sudarima, a svjetlosna čestica nazvana foton može generirati mnogo elektrona kako bi proizvela električnu struju. Optički prijemnici obično uključuju lavinu fotodiodu, kao i fotonske brojače i daljinomjere koji se koriste u automobilima, građevinarstvu, pa čak i u lovu.

Lavinske fotodiode obično su izgrađene od kristalnih silikonskih slojeva između dvije elektrode. Električno polje pokreće proces dok svjetlost ulazi u diodu. Postoje različite vrste APD-a koji mogu funkcionirati ovisno o valnoj duljini svjetlosti koja u njih ulazi. Ako su izrađene od silicija, raspon spektra je tipično 300 do 1,100 nanometara, dok je germanijeva lavinska fotodioda često prikladna za valne duljine svjetlosti od 800 do 1,600 nanometara. Druga verzija izrađena od indija, galija i arsena može raditi s valnim duljinama od 900 do 1,700 nanometara.

Lavina fotodioda je često dostupna u različitim veličinama. Veće diode mogu dobiti više svjetla od manjih i eliminirati potrebu za drugim optičkim komponentama koje mogu povećati troškove. Upotreba manjih varijanti je korisna kada je prostor poluvodičkih pločica ograničen. APD je općenito najprikladniji kada je intenzitet svjetlosti relativno nizak, ali je detekcija srednjih do visokih frekvencija neophodna.

Silikonske komponente s pozitivnim i negativnim električnim nabojem često se koriste u lavinskoj fotodiodi. Postavka obično stvara obrnuti pristrani napon, što se odnosi na napon koji je veći na jednom kraju od drugog. Probojni napon je najmanja količina struje koja može potaknuti diodu na provođenje. Efekt lavine može se nastaviti ako se čestice koje nose naboj ubrzavaju dovoljno visokim brzinama. Napon obrnutog prednapona obično mora biti veći od proboja; ako je manji, tada trenje može uzrokovati usporavanje čestica.

Kapacitet prijenosa optičkog sustava često ovisi o vrsti korištene lavinske fotodiode. Sustavi za mjerenje udaljenosti također mogu imati koristi, kao što su topovi za brzinu prometa za provođenje zakona, kao i daljinomjeri koje koriste lovci. Lavine fotodiode često su dio laserskih senzora koji se nalaze u lučkim navigacijskim sustavima, opremi za istraživanje ili u strojevima koji trebaju osjetiti blizinu ljudi i opreme. Također mogu biti dio sustava upozorenja na opasnost za vozače automobila.