Famintinana: Ny rafitra fototra sy ny foto-kevitry ny fiasan'ny fitaovana fijerena ny firodanan'ny rano (Mpamantatra sary APD) ampidirina, hadihadiana ny fizotran'ny fivoaran'ny rafitry ny fitaovana, fintinina ny satan'ny fikarohana ankehitriny, ary ianarana amin'ny hoavy ny fivoaran'ny APD.
1. Fampidirana
Fitaovana iray izay mamadika ny famantarana hazavana ho famantarana elektrika ny photodetector. Ao anatin'nympitsikilo sary semiconductor, ny mpitatitra sary vokarin'ny photon miditra dia miditra amin'ny circuit ivelany eo ambanin'ny voltazy bias ampiharina ary mamorona photocourant azo refesina. Na dia amin'ny fahafaha-mihetsika ambony indrindra aza, ny photodiode PIN dia afaka mamokatra mpivady elektrôna-lavaka roa farafahakeliny, izay fitaovana tsy misy tombony anatiny. Ho an'ny fahafaha-mihetsika bebe kokoa, dia azo ampiasaina ny photodiode avalanche (APD). Ny fiantraikan'ny APD amin'ny photocourant dia mifototra amin'ny fiantraikan'ny fifandonana ionization. Amin'ny toe-javatra sasany, ny elektrôna sy ny lavaka haingana dia afaka mahazo angovo ampy hifandona amin'ny lattice mba hamokarana mpivady elektrôna-lavaka vaovao. Ity dingana ity dia fihetsika rojo, ka ny mpivady elektrôna-lavaka roa vokarin'ny fidiran'ny hazavana dia afaka mamokatra mpivady elektrôna-lavaka maro ary mamorona photocourant faharoa lehibe. Noho izany, ny APD dia manana fahafaha-mihetsika avo lenta sy tombony anatiny, izay manatsara ny tahan'ny signal-to-noise an'ny fitaovana. Ny APD dia hampiasaina indrindra amin'ny rafitra fifandraisana fibre optika lavitra na kely kokoa miaraka amin'ny fetra hafa amin'ny hery optika voaray. Amin'izao fotoana izao, manam-pahaizana manokana momba ny fitaovana optika maro no tena manantena ny amin'ny hoavin'ny APD, ary mino fa ilaina ny fikarohana momba ny APD mba hanatsarana ny fifaninanana iraisam-pirenena amin'ireo sehatra mifandraika amin'izany.
2. Fampandrosoana ara-teknika nyfitaovana fitiliana ny firodanan'ny rano(Mpitatitra sary APD)
2.1 Akora
(1)Mpikaroka sary Si
Teknolojia matotra ampiasaina betsaka amin'ny sehatry ny mikroelektronika ny teknolojia Si, saingy tsy mety amin'ny fanomanana fitaovana amin'ny halavan'ny onjam-peo 1.31mm sy 1.55mm izay ekena amin'ny ankapobeny amin'ny sehatry ny fifandraisana optika.
(2)Ge
Na dia mety amin'ny fepetra takiana amin'ny fatiantoka ambany sy ny fiparitahana ambany amin'ny fandefasana fibre optika aza ny valintenin'ny spektralin'ny Ge APD, dia misy fahasarotana lehibe amin'ny dingana fanomanana. Ankoatra izany, ny tahan'ny tahan'ny ionisation elektrôna sy lavaka an'ny Ge dia akaiky ny () 1, ka sarotra ny manomana fitaovana APD avo lenta.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Fomba mahomby ny misafidy ny In0.53Ga0.47As ho sosona fidiran'ny hazavana ao amin'ny APD ary ny InP ho sosona fampitomboana. Ny tampon'ny fidiran'ny akora In0.53Ga0.47As dia 1.65mm, ny halavan'ny onjam-peo 1.31mm, ary ny coefficient fidiran'ny hazavana dia eo amin'ny 104cm-1 eo ho eo, izay akora tiana indrindra ho an'ny sosona fidiran'ny hazavana amin'izao fotoana izao.
(4)Mpamantatra sary InGaAs/Ao anatin'nyfitaovana fandrefesana sary
Amin'ny fisafidianana ny InGaAsP ho sosona mandray hazavana sy ny InP ho sosona mampitombo, dia azo omanina ny APD miaraka amin'ny halavan'ny onjam-peo 1-1.4mm, fahombiazana kuantum avo lenta, courant maizina ambany ary tombony avalanche avo lenta. Amin'ny fisafidianana singa firaka samihafa, dia tratra ny fahombiazana tsara indrindra ho an'ny halavan'ny onjam-peo manokana.
(5)InGaAs/InAlAs
Manana elanelana misy tarika (1.47eV) ny akora In0.52Al0.48As ary tsy mandray amin'ny elanelan'ny halavan'ny onjam-peo 1.55mm. Misy porofo fa ny sosona epitaxial In0.52Al0.48As manify dia afaka mahazo toetra tsara kokoa noho ny InP amin'ny maha-sosona fampitomboana azy eo ambanin'ny tsindrona elektrôna madio.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs sy InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Ny tahan'ny ionisation amin'ny fiantraikan'ny fitaovana dia anton-javatra manan-danja izay misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny APD. Ny valiny dia mampiseho fa ny tahan'ny ionisation amin'ny fifandonana amin'ny sosona multiplier dia azo hatsaraina amin'ny alàlan'ny fampidirana rafitra superlattice InGaAs (P) /InAlAs sy In (Al) GaAs/InAlAs. Amin'ny fampiasana ny rafitra superlattice, ny injenieran'ny tarika dia afaka mifehy amin'ny fomba artifisialy ny tsy fitohizan'ny sisin'ny tarika asymmetrika eo amin'ny tarika conduction sy ny sandan'ny tarika valence, ary miantoka fa ny tsy fitohizan'ny tarika conduction dia lehibe lavitra noho ny tsy fitohizan'ny tarika valence (ΔEc>>ΔEv). Raha ampitahaina amin'ny fitaovana InGaAs, ny tahan'ny ionisation elektrôna ao amin'ny lavaka kuantum InGaAs/InAlAs (a) dia mitombo be, ary ny elektrôna sy ny lavaka dia mahazo angovo fanampiny. Noho ny ΔEc>>ΔEv, dia azo antenaina fa ny angovo azon'ny elektrôna dia mampitombo ny tahan'ny ionisation elektrôna mihoatra lavitra noho ny fandraisan'anjaran'ny angovon'ny lavaka amin'ny tahan'ny ionisation lavaka (b). Ny tahan'ny (k) amin'ny tahan'ny ionisation elektrôna amin'ny tahan'ny ionisation lavaka dia mitombo. Noho izany, azo atao ny mahazo vokatra avo lenta amin'ny bandwidth (GBW) sy ny fahombiazan'ny tabataba ambany amin'ny alàlan'ny fampiharana rafitra superlattice. Na izany aza, ity rafitra lavadrano kuantum InGaAs/InAlAs APD ity, izay afaka mampitombo ny sandan'ny k, dia sarotra ampiharina amin'ny mpandray optika. Izany dia satria ny anton-javatra mampitombo izay misy fiantraikany amin'ny fahaiza-miasa ambony indrindra dia voafetra amin'ny courant maizina, fa tsy ny tabataba mampitombo. Amin'ity rafitra ity, ny courant maizina dia vokatry ny fiantraikan'ny tonelina amin'ny sosona lavadrano InGaAs misy elanelana tery, ka ny fampidirana firaka quaternary misy elanelana malalaka, toy ny InGaAsP na InAlGaAs, fa tsy InGaAs ho sosona lavadrano amin'ny rafitra lavadrano kuantum dia afaka manakana ny courant maizina.
Fotoana fandefasana: 13 Novambra 2023