西安光電模塊

來源: 發(fā)布時間:2024-04-09

雪崩二極管能以多種模式產(chǎn)生振蕩,其中主要有碰撞雪崩渡越時間(IMPATT)模式,簡稱崩越模式。其基本工作原理是:利用半導(dǎo)體PN結(jié)中載流子的碰撞電離和渡越時間效應(yīng)產(chǎn)生微波頻率下的負(fù)阻,從而產(chǎn)生振蕩。另一種重要的工作模式是俘獲等離子體雪崩觸發(fā)渡越時間(TRAPATT)模式,簡稱俘越模式。這種模式的工作過程是在電路中產(chǎn)生電壓過激以觸發(fā)器件,使二極管勢壘區(qū)充滿電子-空穴等離子體,造成器件內(nèi)部電場突然降低,而等離子體在低場下逐漸漂移出勢壘區(qū)。因此這種模式工作頻率較低,但輸出功率和效率則大得多。除上述兩種主要工作模式以外,雪崩二極管還能以諧波模式、參量模式、靜態(tài)模式以及熱模式工作。交流光電生產(chǎn)廠家推薦成都意科科技有限責(zé)任公司。西安光電模塊

光電二極管的速度(帶寬)通常受到電氣參數(shù)(電容和外部電阻)或內(nèi)部效應(yīng)的限制,如耗竭區(qū)的載流子傳輸時間。(在某些情況下,耗盡區(qū)外產(chǎn)生的載流子的相對緩慢的擴(kuò)散限制了帶寬)。幾十千兆赫的帶寬通常是通過小的有源區(qū)(直徑遠(yuǎn)低于1毫米)和小的吸收體積實現(xiàn)的。這種小面積的有源器件仍然是實用的,特別是對于光纖耦合器件,但它們將可實現(xiàn)的光電流限制在1毫安或更少,對應(yīng)的光功率為≈2毫瓦或更少。更高的光電流實際上對抑制射出噪聲和熱噪聲是可取的。(更高的光電流在值上會增加射出噪聲,但相對于信號來說會減少它)。較大的有源區(qū)(直徑可達(dá)1厘米)允許處理較大的光束和更高的光電流,但代價是速度較低。高帶寬(幾十千兆赫)和高光電流(幾十毫安培)的組合是在速度匹配的光電探測器中實現(xiàn)的,它包含幾個小面積的光電探測器,它們與光波導(dǎo)弱耦合并將其光電流輸送到一個共同的射頻波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中。激光光電采集卡深圳交流光電生產(chǎn)廠家推薦成都意科科技有限責(zé)任公司。

所謂的夾層探測器或雙色光電二極管,由兩個(或多個)光電二極管依次組成。頂部的光電二極管由具有帶隙能量的材料制成,吸收短波長的光,同時傳輸大部分不能被吸收的長波長的光。這些透射光然后照射到另一個光電二極管上。光電二極管檢測到的功率比取決于波長。同樣的原理也可以應(yīng)用在由相同材料制成的光電二極管上,因為在較長的波長下(更接近帶隙),頂部的光電二極管不會吸收所有的光。人們再次從兩個光電二極管得到一個與波長有關(guān)的信號比例。夾層探測器可用于遠(yuǎn)程溫度測量,例如,你使用兩個光電二極管的信號比率:溫度越高,短波長的相對輻射量就越高。多段式光電二極管和光電二極管陣列光電二極管不僅有單段檢測器。有雙段和四段光電二極管,可用于精密傳感,也有一維和二維光電二極管陣列。更多細(xì)節(jié),請參見位置敏感探測器一文。光電二極管有時被集成到激光二極管的封裝中。它可以檢測到一些通過高反射背面的光,其功率與輸出功率成正比。獲得的信號可用于穩(wěn)定輸出功率,或檢測設(shè)備的退化。

影響光電二極管系統(tǒng)的主要非理想情況稱為暗電流,因為即使沒有照明,電流也會流過光電二極管。流過二極管的總電流是暗電流和光電流的總和。如果這些強(qiáng)度產(chǎn)生的光電流大小與暗電流的大小相似,則暗電流將限制系統(tǒng)準(zhǔn)確測量低光強(qiáng)度的能力。這種運(yùn)算放大器電路稱為跨阻放大器(TIA)。它專門用于將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,電流電壓比由反饋電阻RF的值決定。運(yùn)算放大器的同相輸入端接地,如果我們應(yīng)用虛擬短路假設(shè),我們知道反相輸入端將始終處于大約0V。因此,光電二極管的陰極和陽極都保持在0V。我不相信“光伏”是這種基于運(yùn)算放大器的實現(xiàn)的完全準(zhǔn)確的名稱。我不認(rèn)為光電二極管的功能類似于通過光伏效應(yīng)產(chǎn)生電壓的太陽能電池。但是“光伏”是公認(rèn)的術(shù)語,不管我喜不喜歡?!傲闫媚J健备?,我認(rèn)為,因為我們可以在光伏或光電導(dǎo)模式下使用相同的TIA和光電二極管,因此沒有反向偏置電壓是顯著的區(qū)別因素。綿陽紅外光電生產(chǎn)廠家推薦成都意科科技有限責(zé)任公司。

性能良好的雪崩光電二極管的光電流平均增益嚔可以達(dá)到幾十、幾百倍甚至更大。半導(dǎo)體中兩種載流子的碰撞離化能力可能不同,因而使具有較高離化能力的載流子注入到耗盡區(qū)有利于在相同的電場條件下獲得較高的雪崩倍增。但是,光電流的這種雪崩倍增并不是理想的。一方面,由于嚔隨注入光強(qiáng)的增加而下降,使雪崩光電二極管的線性范圍受到一定的限制,另一方面更重要的是,由于載流子的碰撞電離是一種隨機(jī)的過程,亦即每一個別的載流子在耗盡層內(nèi)所獲得的雪崩增益可以有很泛的幾率分布,因而倍增后的光電流I比倍增前的光電流I0有更大的隨機(jī)起伏,即光電流中的噪聲有附加的增加。與真空光電倍增管相比,由于半導(dǎo)體中兩種載流子都具有離化能力,使得這種起伏更為嚴(yán)重。重慶高速光電生產(chǎn)廠家推薦成都意科科技有限責(zé)任公司。西安光電模塊

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光電二極管是經(jīng)常使用的光電探測器,它在很大程度上已經(jīng)取代了以前使用的真空光管。它們是含有p-n結(jié)的半導(dǎo)體器件,通常在n層和p層之間還有一個內(nèi)在(未摻雜)層。具有內(nèi)在層的器件被稱為p-i-n或PIN光電二極管。在耗盡區(qū)或本征區(qū)吸收的光會產(chǎn)生電子-空穴對,其中大部分有助于產(chǎn)生光電流。在很寬的光功率范圍內(nèi),光電流可以相當(dāng)精確地與吸收(或入射)的光強(qiáng)度成正比。人們在n摻雜區(qū)和p摻雜區(qū)之間有一個固有的區(qū)域,大部分的電載流子在這里產(chǎn)生。通過電接觸(陽極和陰極),可以獲得產(chǎn)生的光電流。陽極可以有一個環(huán)形,這樣光就可以通過孔注入。一個大的活性區(qū)域可以通過一個相應(yīng)的大環(huán)來獲得,但這往往會增加電容,從而降低檢測帶寬,并增加暗電流;另外,如果產(chǎn)生的載流子離電極太遠(yuǎn),效率可能會下降。西安光電模塊