I N T E G R A N T E S :
C E S A R M E D I N A
D A N I E L P A E Z
Fotodiodo de avalancha
Conceptos
Hueco de electrón
Ausencia de un electrón en la banda de valencia.
Carga positiva
Portador de carga
Conceptos
Union pn
Zona p y zona n
Huecos – de zona p a zona n por difusion
Electrones – de zona n a zona p
Conceptos
Ruptura de la unión
Voltaje cátodo ánodo alcanza valor de ruptura-permite corriente en sentido inverso y muy intensa
Efecto avalancha
Campo eléctrico intenso
Portador de carga arrastrado adquiere energía cinética
Este arranca un electrón de conducción del enlace covalente
Se repite (electrón inicial, electrón arrancado y hueco generado)
Efecto avalancha
Tensión de ruptura (Vr ).
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.
Efecto fotoeléctrico
Emisión de electrones – incide radiación electromagnética
Efecto fotoeléctrico – fotones trasfieren energía a electrones
Rayos x – transformación de energía cinética de electrón en fotón
Fotodetector
Sensor - genera señal eléctrica dependiendo de luz incidente
Basados en: efecto fotoeléctrico, fotovoltaico, fotoelectroquímico, fotoconductividad
Tipos
•Fotodiodo•Fotodiodo PIN•Fotodiodo de avalancha•Fototransistor•Fotorresistencia•Fotocátodo•Fototubo o fotoválvula•Fotomultiplicador•CCD•Sensor CMOS•Célula fotoeléctrica•Célula fotoelectroquímica
Fotodetector
El fotodetector o detector de luz- 1er elemento –equipo receptor
(debil)Señal optica a señal electrica – fotodetector, fases de: amplificacion, demodulacion, demultiplexaje, etc
Fotodetector - Caracteristicas
Altamente eficientes
Bajo nivel de ruido
Amplio ancho de banda(respondan de manera uniforme y rápida en todas las longitudes de onda de la señal)
Poco sensibles a las variaciones de temperatura
Baratos, pequeños, etc
Responsividad
Eficiencia
Cuantos electrones genera – por cuantos fotones recibe
Cuanta corriente genera – potencia de entrada recibe
Responsividad
Comparación:
Responsividad mayor en f. de avalancha que en f. pin.
f. de avalancha – mas sensible cambios temperatura, mas costoso
PIN- corta distancia
F. avalancha- larga distancia
Fotodiodos de avalancha (APDs)
Ganancia interna
Par Electron-Hueco
Pares secundarios
APD vs PIN
Sensibilidad superior, permite detectar niveles de potencia menores
Mayor margen dinámico de entrada óptica, más fidelidad
Es más complejo y caro
Más ruido
Consume más potencia
La ganancia depende de la temperatura
Fotodiodo avalancha (JDSU)
2.5 Gbps
Redes ópticas pasivas en el orden de los gigabit
FTTH
Fotodiodos de avalancha
Fotodiodo de germanio tipo “avalancha” en 1300nm
Fotodiodo InGaAs-PIN con amplificador FET de alta impedancia en 1300nm
Fotodiodo de silicio tipo “avalancha” en 850 nm
Valores característicos fotodiodos avalancha
Aparato receptor láser basado en fotodiodo de avalancha termo regulado con control embebido
• Ventajas
Recibe luz láser modulada en formato binario focalizada en la superficie activa de un fotodiodo de avalancha a partir de un sistema óptico formado por una lente convergente y una lente hemisférica que recogen la luz y la dirigen hacia el área activa del fotodiodo por una fibra de polímero.
Mantiene los niveles de ruido externo dentro del límite razonable.
Resuelve el problema de la estabilidad en la sensibilidad de un fotodiodo de avalancha cuando este recibe luz láser modulada contaminada por una componente solar.
La posibilidad de fijar la sensibilidad y la ganancia del fotodiodo de avalancha para trabajar en rangos de luminosidad recibida de al menos cinco décadas partiendo de los nanovatios.
La posibilidad de eliminar componentes luminosas no moduladas, en especial la componente solar.
Aplicaciones