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雪崩型感光二極體
AVALANCHE PHOTODIODE,APD
姓名:許智翔
目錄
◦ 光檢測器應用
◦ 光檢測器原理
◦ P-N感光二極體
◦ P-I-N感光二極體
◦ APD結構
◦ 雪崩效應
◦ 光檢測器相關參數
光檢測器應用
數位相機
智慧型手機
錄影機
保全系統
自動照明設備
電子鼠
光檢測器原理
光
訊
號
光子
感
光
二
極
體
電子
電
訊
號
P-N感光二極體
光
Ｐ
N
+
+
+
+
_
+
+
+
_
+
+
+
_ _ +
+
_
+
─
+
_ _
+
+
_
光電流
電訊號
─
─
─
─
─
─
─
P-I-N感光二極體
P+
N+
I
光
+
_
+
+
_
_
_
+
_ _
_
_
_
_
_
_
_
_+
_─
+
+
+
+
+
+
+
+─
+
+
─
+ + ─
+
─
APD結構
N+
電
荷
分
佈
+
_
P
I
P+
APD結構
電
荷 +
分
佈 _
電
場
+
_
雪崩效應
E
雪崩效應
E
光檢測器相關參數
◦量子效率
◦響應度
◦靈敏度
◦響應時間
◦截止波長
◦暗電流
量子效率
◦ 在一定的光波長照射下，光檢測器的輸出電流功率與
入射光功率的比值，就是量子效率，表示方法如下：
𝜂=
𝐼𝑝ℎ
𝑞
𝑃𝑖𝑛
ℎ𝑣
響應度
◦ 罩設在檢測器的每瓦的光功率，能夠轉換為多少的光
電流，此稱為響應度。
Iph
𝜂q 𝜂𝜆[𝜇𝓂] A
R= = =
( )
Pinc ℎ𝜈
1.24 W
靈敏度
◦ 精密的檢測器在吸收指定的光的波長時需要很高的靈
敏度，靈敏度越高感測波長就會越準確。
𝐷
∗
𝑅0 𝐴
=R( )
4𝑘𝑇
1
2
響應時間
◦ 是指二極體接收到入射光到產生電流轉換為電壓所需
要的時間。
電
壓
電
壓
時間
上升時間
時間
響應時間
實際測量響應時間
截止波長
◦ 入射光子能量若小於能隙，光子不被檢測器所吸收，
而此波長就稱為截止波長。
1.24
𝜆c= (𝜇𝑚)
𝐸𝑔
暗電流
◦ 光檢測器在一個無光環境中，內部還是會有電流存在，
這個情況就是因為熱所產生的少數載子引起的反向飽
和電流，這種電流會使光檢測器產生多餘的雜訊。
不同產品材料的APD
參數
單位
Si
Ge
GaInP
響應頻寬
nm
400~1100
800~1800
900~1700
量子效率
%
77
55~75
60~70
增益
倍數
100~500
50~200
10~40
暗電流
nA
0.1~1.0
10~500
1~5
上升時間
ns
0.1~2.0
0.5~0.8
0.1~0.5
頻寬
GHz
0.2~1.0
0.4~0.7
1.5~3.5
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