APD高压电路的设计-PPT课件
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电子技术• Electronic TechnologyAPD 偏压的自适应电路设计文/朱斌本文介绍了雪崩光电二极管摘 偏压、增益、温度三者之间的关系。
要 设计出基于PIC 单片机的自适应 ■调节电路,介绍了电路的具体设计方案、硬软件实施方法,并在 理论分析的基础上进行了验证及 改进。
实验表明,该电路电压偏 差小于0. 5V,可满足工程化应用。
图1:电路设计方案原理框图【关键词】APD 偏压自适应电路设计1引言雪崩光电二极管(avalanche photodiode ,APD)具有体积小、灵敏度高、响应速度快等 特点,特别是在内部雪崩倍增时可将信号倍增 上百倍,且倍增后的噪声仅与运放本底噪声水平相当,从而极大地提髙了系统的信噪比,被 广泛应用于光纤通信、激光测距、星球定向和军事测控等领域。
APD 工作时的信噪比(SNR)为:2q(I p + I DA )BM !F + 2qI DS (J)式(1)中:M 为APD 的雪崩增益,I ”为M=1时的光电流,和输入光信号功率成正 比,I da 为参与倍增的暗电流,I ds 为不参与倍 增的暗电流,B 为带宽,F 为过剩噪声系数,K 为波尔兹曼常数,T 为绝对温度,陽为负载, q 为输入光信号功率。
通过式(1)可以看出, 在APDI 作时随着雪崩增益M 的增大,信噪 比也逐渐增加;M 继续增大信噪比反而会变 小,故存在一个最优雪崩倍增因子Mp :M | 2KT |小式(2)中,x 为APD 的过剩噪音指数,其大小取决于APD 的结构和制作材料的不同。
从式(2)中可知,APD 的最佳雪崩增益与温度、 输入信号光功率、器件自身的暗电流及负载大 小等有关。
其中温度的影响最为突出,温度的变化是影响最佳雪崩增益的关键因素。
因使用环境的不同,APD 不总是工作在一个恒温的 状态。
当温度变化时,最优雪崩倍增因子也随 之发生改变。
根据作者在理论和实验的研究中 发现,当APD 增益比较恒定时,其偏压Vb 与 温度T 之间存在一定的线性关系,该线性关系为:V b = ^L(0.51T-lI.98)+V BK ⑶式(3)中,Pp 是入注光功率,I ]是APD 的量子效率,V br 是PN 结的反向击穿电压。