1. Кључни параметри перформанси

1.1.Одговорност (Р)

Одзив је однос генерисане фотострује и упадне оптичке снаге, изражен у А/В. Зависи од таласне дужине, особина материјала, квантне ефикасности и структуре уређаја. ИнГаАс фотодиоде обично пружају висок одзив у телекомуникационим опсезима од 1310 нм и 1550 нм, иако тачна вредност варира у зависности од дизајна уређаја и услова рада. Већи одзив производи више фотострује за дати оптички улаз, што може побољшати осетљивост детекције када други извори шума остану упоредиви.

1.2.Тамна струја (Ид)

Тамна струја је струја цурења која тече кроз фотодиоду у одсуству упадне светлости. Може настати из неколико механизама, укључујући термичку генерацију-рекомбинацију, дифузију носача, површинско цурење и дефекте уређаја. Тамна струја се генерално повећава са обрнутом пристрасношћу и температуром и доприноси нивоу буке детектора. Ниска тамна струја је посебно важна за детекцију слабог осветљења и прецизно мерење оптичке снаге.

1.3.Капацитет споја (Цј) и пропусни опсег

Капацитет споја је капацитет повезан са спојем фотодиоде. Заједно са отпором оптерећења, може формирати РЦ нископропусни одговор који ограничава пропусни опсег детектора. Нижа капацитивност споја генерално омогућава већи пропусни опсег, док капацитивност споја обично опада са повећањем обрнутог пристрасности и расте са активном површином.

Када је РЦ одговор доминантно ограничење пропусног опсега, приближни пропусни опсег од 3дБ може се проценити као:

ф3дБ ≈ 1 / (2π × РЛ × Цј)

Стварни пропусни опсег фотодиоде такође зависи од времена проласка носиоца, отпора серије, паразита у пакету и кола за очитавање. Мање активне области и одговарајућа реверзна пристрасност могу помоћи у постизању већег пропусног опсега, али оптимални дизајн зависи од структуре детектора и захтева апликације.

1.4.Пречник активне површине

Активна област је фотоосетљива област фотодиоде, типично одређена њеним пречником. Већа активна подручја могу да приме веће оптичке зраке и да обезбеде већу толеранцију поравнања за слободни простор или дивергентне зраке, али генерално имају већи капацитет споја и мањи пропусни опсег. Мање активне области обезбеђују нижи капацитет и потенцијално бржи одзив, али захтевају прецизније оптичко поравнање. Оптимална активна област зависи од величине снопа, методе спајања, оптичке снаге и захтева за пропусним опсегом.

1.5.Опсег спектралног одзива

Опсег спектралног одзива дефинише таласне дужине преко којих фотодиода даје користан фотоодзив. На границу краткоталасне дужине утичу апсорпција и трансмисија у структури уређаја, док је гранична вредност дуготаласне дужине првенствено одређена ширином појаса полупроводника. Стандардне ИнГаАс фотодиоде обично пружају одговор од приближно 900нм до 1700нм, у зависности од структуре уређаја и састава материјала. ИнГаАс варијанте са продуженом таласном дужином могу проширити одзив до приближно 2,6 µм или више за проширене СВИР и спектроскопске апликације.

1.6.Линеарност

Линеарност фотодиоде се односи на пропорционални однос између упадне оптичке снаге и излазне фотострује. Добра линеарност је важна за оптичке мераче снаге, оптички надзор и квантитативне мере. ПИН фотодиоде могу да обезбеде високо линеаран одговор у широком опсегу оптичке снаге када раде у њиховим одређеним условима. При великој оптичкој снази, линеарност може бити ограничена серијским отпором, падом напона, засићењем, ефектима просторног набоја и кругом за очитавање. При малој оптичкој снази, на прецизност мерења све више утичу тамна струја и укупни ниво буке детектора.

2. Типичне апликације

2.1.Мерење и праћење оптичке снаге

Фотодиоде се широко користе у ручним и стоним оптичким мерачима снаге, као иу уграђеним модулима за праћење оптичке снаге у комуникационој и тест опреми. ИнГаАс фотодиоде са одговарајућим активним подручјима, високим одзивом, малом тамном струјом и добром линеарношћу се обично користе за мерење оптичке снаге. Веће активне области могу да обезбеде већу толеранцију на варијације положаја зрака и поравнања, док ниска тамна струја помаже да се побољша тачност мерења при ниским нивоима оптичке снаге.

2.2.Фибер-Оптиц комуникациони пријемници

У оптичким комуникационим пријемницима, фотодиоде претварају модулисане оптичке сигнале у електричне сигнале за накнадну обраду. ПИН фотодиоде се широко користе тамо где се захтева велика брзина, линеарност и адекватна осетљивост, док АПД обезбеђују интерно појачање за апликације које захтевају већу осетљивост пријемника. Избор између ПИН-а и АПД-а зависи од буџета везе, брзине преноса података, архитектуре пријемника и захтева за трошковима.

2.3.Фибер-Оптиц Сенсинг

Дистрибуирани оптички сензорски системи, укључујући дистрибуирани сензор температуре (ДТС), дистрибуирани акустички сенсинг (ДАС) и Бриллоуин оптичку анализу временског домена (БОТДА), ​​користе фотодетекторе за мерење повратно расејаних или рефлектованих оптичких сигнала из сенсинг влакана. ИнГаАс фотодиоде се обично користе за системе који раде око 1550нм региона, са одзивом, шумом и пропусним опсегом одабраним у складу са специфичном техником сенсинга и архитектуром система.

2.4.Надзор и контрола снаге ласера

Фотодиоде се широко користе за праћење излазне снаге ласера ​​у реалном времену и контролу повратних информација. Многи лептир и ТО-ЦАН ласерски пакети могу да интегришу фотодиоду монитора за узорковање дела ласерског излаза, омогућавајући аутоматску контролу снаге (АПЦ). Екстерне фотодиоде се такође користе за Л-И-В тестирање, праћење оптичке снаге, карактеризацију скенирања таласне дужине и друге апликације ласерског мерења. ИнГаАс фотодиоде су веома погодне за праћење телекомуникација и сенсинг ласера ​​који раде у оквиру њиховог спектралног опсега одзива.

2.5.Блиска инфрацрвена спектроскопија и аналитичка инструментација

Системи за НИР спектроскопију користе фотодиоде за детекцију светлости која се преноси кроз или рефлектује од узорака за анализу хемијског састава, садржаја влаге и својстава материјала. ИнГаАс фотодиоде са одговором који се протеже до 1700 нм покривају важне карактеристике НИР апсорпције воде, угљоводоника и других органских једињења. Низак ниво шума и добро окарактерисан спектрални одзив су важни за тачна квантитативна мерења.

2.6.Индустријско и еколошко испитивање

ИнГаАс фотодиоде се могу користити у оптичким сензорским системима који раде у блиском инфрацрвеном опсегу, укључујући НИР ТДЛАС детекцију гаса, оптички сензор положаја и друге индустријске мерне апликације. У ТДЛАС системима, фотодиода детектује ласерско светло које се преноси кроз гасну ћелију, док се промене у оптичком интензитету на циљној таласној дужини апсорпције анализирају да би се одредила концентрација гаса. Одзив на таласну дужину детектора, перформансе шума и динамички опсег треба да буду изабрани у складу са специфичном архитектуром сенсинга.