Indium Gallium Arsenide Avalanche Photodiode (InGaAs APD) là thiết bị nền tảng để phát hiện ánh sáng-hiệu suất cao trong phổ hồng ngoại gần- tới hạn (1,0-1,7 μm). Các đặc điểm xác định của nó được nêu bật trong bốn lĩnh vực chính:
1. Phản hồi quang phổ phù hợp với các dải chính
Bandgap của vật liệu InGaAs cốt lõi của nó có thể điều chỉnh được. Biến thể mạng-phù hợp với In0.53Ga0.47As cung cấp bước sóng ngưỡng khoảng 1,7 μm, bao gồm hoàn hảo các dải thiết yếu cho truyền thông quang-sợi quang (1310/1550 nm) và LiDAR, lấp đầy khoảng trống mà các máy dò dựa trên silicon-để lại trong phạm vi này.
2. Độ nhạy và độ lợi cao nội tại
Ưu điểm cơ bản của APD nằm ở hiệu ứng nhân lên của trận tuyết lở nội tại. Trong điều kiện phân cực ngược cao, các chất mang được quang tạo sẽ kích hoạt phản ứng dây chuyền ion hóa do va chạm, mang lại mức tăng dòng điện bên trong từ 10-100 lần trở lên. Cơ chế tiền khuếch đại này-tăng tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm trước khi tín hiệu đến mạch điện bên ngoài, mang lại độ nhạy đặc biệt đối với các tín hiệu quang yếu.
3. Tối ưu hóa tiếng ồn và tốc độ
Các cấu trúc nâng cao như thiết kế Hấp thụ, Điện tích và Nhân riêng biệt (SACM) ngăn chặn dòng điện tối và nhiễu quá mức một cách hiệu quả bằng cách tách vùng hấp thụ (InGaAs) khỏi vùng nhân trường -cao (ví dụ: InP). Hơn nữa, tính di động sóng mang cao của chất bán dẫn và điện trường mạnh bên trong thiết bị đảm bảo phản hồi nhanh ở mức nano giây-và băng thông cao, khiến thiết bị này phù hợp với phạm vi và-giao tiếp tốc độ cao.
4. Sự đánh đổi-hiệu suất và thách thức
Để đạt được hoạt động ổn định thường đòi hỏi điện áp phân cực và ổn định nhiệt độ tương đối cao, đồng thời chi phí cao hơn so với điốt quang PIN tiêu chuẩn. Những yếu tố này áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt hơn về thiết kế mạch và tích hợp hệ thống.
Tóm tắt
InGaAs APD, với phạm vi bao phủ các dải hồng ngoại chính, mức tăng nội tại cao và sự cân bằng tuyệt vời giữa hiệu suất tiếng ồn và tốc độ, vẫn là thành phần cốt lõi không thể thiếu để chuyển đổi quang điện trong truyền thông quang tốc độ cao, LiDAR chính xác và các hệ thống phát hiện mức độ-ánh sáng{2}}thấp.