fotodetettori

Fotodetektori on laite, joka muuntaa valon sähköiseksi signaaliksi. Se havaitsee valon voimakkuuden sekä spektrin ominaisuudet ja muuntaa ne mitattavaksi sähköiseksi vasteeksi, jota voidaan käsitellä elektroniikassa.

Yleisimmät fotodetektoreiden tyypit ovat PN- ja PIN-fotodiodeja sekä avalanche photodiodeja (APD). PN- ja PIN-diodit muuttavat valon fotonit sähköiseksi virraksi tai jännitteeksi puolijohdemateriaalin kantajien liikkeen avulla; PIN-diodit soveltuvat laajaan herkkyyteen ja nopeuteen. APD:t tarjoavat sisäisen signaalivahvistuksen kytkennän kautta, mikä parantaa herkkyyttä. Fotomultiplierit (PMT) puolestaan moninkertaistavat fotonien signaaleja ketjuttamalla lukuisia dynamaattisia vaiheita, mikä tekee niistä erittäin herkkiä pienille signaaleille. Vielä kompakteissa laitteissa käytetään usein fototransistorityyppisiä ratkaisuja sekä integroitujen sensorien ratkaisuja.

Suorituskykyyn vaikuttavat mm. responsivity, eli valonmuuntumiskykyn A/W, sekä vasteaika ja kohina. Tärkeiksi mittareiksi nousevat myös dark current (pimeävirta), signaalin dynamiikka sekä detectivity D* ja NEP (noise-equivalent power). Materiaalit määrittävät havaitun aallonpituuden alueen: silikoni soveltuu pääasiassa näkyvälle ja lähilämpöinfrapunalle, InGaAs ( sekä Ge) kattaa noin 900–1700 nm:n infrapunaa, HgCdTe (MCT) palvelee mid- ja long-wave infrapunaa, ja GaN tai SiC soveltuvat UV-alueelle.

Sovellukset kattavat telekommunikaation (fibre-optic vastaanotot), kuvaus- ja videointisensorit, spektroskopia sekä lääketieteellinen kuvantaminen, sekä ympäristö- ja turvallisuussovellukset, kuten LIDAR- ja säteilymittaukset. PMT-tekniikkaa käytetään erityisen herkkävaikutteisissa tutkimuslaitteissa, kun taas integroidut fotodetektorit vallitsevat kuluttaja- ja teollisuuslaitteissa.