光检测器介绍(PIN、APD详细讲解)
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PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候,输出的光电流将趋于饱和。
随着温度的升高,APD的击穿电压V BR也随着上升,如果APD的工作电压(即高压)不变,APD的光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V B。
当反偏电压大于击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中,总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多,一个常用的公式为M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ~4 ;对于Ge 材料n = 2. 5~8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料的APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。
简述pin和apd的工作原理PIN和APD都是用于光电探测的器件,工作原理略有不同,下面将对PIN和APD的工作原理进行详细的阐述。
首先,我们先来介绍一下PIN(P型/Intrinsic/N型)结构器件的工作原理。
PIN结构是一种半导体器件,由P型半导体、Intrinsic层(无掺杂的半导体层)和N型半导体组成。
在PIN结构中,Intrinsic层的宽度较大,起到减少载流子复合的作用。
当光线射入PIN结构中时,光子能量会被传递给半导体晶格中的电子,使其激发为可导电的载流子。
当不存在外加电压的情况下,通过PIN结构的电流主要是由光生电流和擦除电流组成。
光生电流是指光射入PIN结构时,光子与半导体材料发生作用产生的电流。
而擦除电流是指由于载流子在PIN结构中的扩散而产生的电流。
当施加一个外加正向偏压时,即P端连接正极,N端连接负极,此时形成了一个光电二极管。
光电二极管在没有光照射的情况下,电流非常小,只有极小的擦除电流。
但当光照射到PIN结构中时,光子激发了Intrinsic层中的电子,使其跃迁为导带中的自由电子,同时生成空穴。
这些载流子因为外加电场的作用而被快速输送到电极上,从而产生电流。
因此,当光照射到PIN结构时,光电二极管的电流会增大。
这种通过光子激发载流子的效应就是光电效应。
光电二极管的输出电流与输入光强度之间存在着线性关系。
光电二极管的灵敏度与Intrinsic层的宽度有关,宽度越大,灵敏度越高。
在应用中,PIN结构器件主要用于光电转换和信号检测方面,如光通信、光采样等。
接下来,我们来介绍一下APD(Avalanche Photo Diode)的工作原理。
与PIN结构器件不同,APD采用了一种称为雪崩复制效应的方式来增强光电二极管的敏感度。
APD的基本结构与PIN结构类似,也是由P型半导体、Intrinsic 层和N型半导体组成。
APD的工作原理是在光电二极管中引入一个反向偏压,即P端连接负极,N端连接正极。
PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候,输出的光电流将趋于饱和。
随着温度的升高,APD的击穿电压V BR也随着上升,如果APD的工作电压(即高压)不变,APD的光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V B。
当反偏电压大于击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中,总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多,一个常用的公式为M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ~4 ;对于Ge 材料n = 2. 5~8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料的APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。
PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱与光功率又称饱与光功率即指最大负载。
指在一定得传输速率下,维持一定得误码率(10-10~10-12)时得光模块接收端最大可以探测到得输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱与现象,当出现此现象后,探测器需要一定得时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到得信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱与光功率。
因此对于发射光功率大得光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度得时候,输出得光电流将趋于饱与。
随着温度得升高,APD得击穿电压V BR也随着上升,如果APD得工作电压(即高压)不变,APD得光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD得倍增因子代表倍增后得光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说她就是可调得。
同时可以瞧到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V B。
当反偏电压大于击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生得倍增噪声会远远大于倍增效应带来得好处。
因此实际使用中,总就是把反偏电压调到略小于雪崩电压得地方。
APD倍增因子M得计算公式很多,一个常用得公式为 M=1/1-(v/vB)n式中: n 就是由P-N 结材料决定得常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压得增加值。
对于Si 材料,n =1、 5 ~ 4 ;对于Ge 材料n = 2、 5~8 。
由式中还可瞧出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料得APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候,输出的光电流将趋于饱和。
随着温度的升高,APD的击穿电压V BR也随着上升,如果APD的工作电压(即高压)不变,APD的光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V B。
当反偏电压大于击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中,总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多,一个常用的公式为 M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ~ 4 ;对于Ge 材料n = 2. 5~8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料的APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。
PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候,输出的光电也随着上升,如果APD的工作电压(即流将趋于饱和。
随着温度的升高,APD的击穿电压VBR高压)不变,APD的光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V。
当反偏电压大于B击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中,总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多,一个常用的公式为 M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ~ 4 ;对于Ge 材料n = 2. 5~8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料的APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。
PIN:positive-intrinsic-negative(P型半导体-杂质-N型半导体)APD:avalanche photodiode(雪崩二极管)饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候,输出的光电流将趋于饱和。
随着温度的升高,APD的击穿电压V BR也随着上升,如果APD的工作电压(即高压)不变,APD的光电检测性能会变弱,灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图:由图可知,倍增因子M与反向偏置电压有关(反偏电压越大,斜率越大,M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时,M趋于无穷大。
),所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压(击穿电压)V B。
当反偏电压大于击穿电压时,M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中,总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多,一个常用的公式为 M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ~ 4 ;对于Ge 材料n = 2. 5~8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知,同样材料的APD管,同样偏置电压情况下,击穿电压越大,倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。