avalanchephotodiodeissa

Avalanchefotodiodit (APD) ovat valon havaitsemiseen tarkoitettuja puolijohdedetektoreita, joissa fotonien tuottama sähköinen signaali vahvistuu sisäisesti törmäysionisaation avulla suurella vastajännitteellä. Kun fotoni luo elektronin diodin p-n-rajapinnalle, sähköinen kenttä saa elektronin aiheuttamaan lisäionisaatioita, mikä johtaa signaalin moninkertaistumiseen eli gainiin.

APD:t voivat olla erillisen absorptio- ja moninkertaistusalueen (SAM-APD) rakenteita tai perinteisempiä moninkertaistavia diodeja. SAM-APD:ssä absorptio tapahtuu ennen moninkertaistusta, mikä parantaa herkkyyttä ja hallitsee kohinaa paremmin. Rakenteesta riippuen laitteen toiminta tapahtuu vastajännitteellä, jonka avulla saavutetaan lähellä katkaisujännitettä oleva gain. Gainin kasvaessa signaali vahvistuu, mutta samalla ylimääräinen kohina ja lämpötilasta riippuvuus lisääntyvät.

Tärkeimpiä parametreja ovat kappaleen katkaisujännite (Vbr) ja tyypillinen jännitealue, jolla APD:stä saavutetaan haluttu gain. APD:t ovat herkkiä lämpötilalle: lämpeneminen muuttaa Vbr:ää sekä kohinan tasoa, minkä vuoksi monissa sovelluksissa käytetään lämpötilakomponentointia tai jäähdytystä.

Sovelluksia ovat optinen kuituviestintä, LIDAR-järjestelmät, hammaslääkinnälliset ja lääketieteelliset mittaukset sekä turvallisuus- ja tutkimuslaitteet. APD:t tarjoavat korkeaa herkkyyttä ja nopeaa vasteaikaa, mutta vaativat korkean käyttöjännitteen sekä huolellista lämpötilan ja kohinan hallintaa.