बड़े फोटोसेंसिटिव एरिया INGAAS APD, प्रकार, कार्य सिद्धांत, कार्य, अनुप्रयोग

Ingaas apd के लिए खड़ा हैइंडियम गैलियम आर्सेनाइड हिमस्खलन फोटोडायोड- एक अत्यधिक संवेदनशील फोटोडेटेक्टर प्रकाश के निम्न स्तर का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, विशेष रूप से निकट-अवरक्त (एनआईआर) स्पेक्ट्रम (आमतौर पर 900-1700 एनएम) . ए मेंबड़े फोटोसेंसिटिव क्षेत्रINGAAS APD एक बड़े सक्रिय क्षेत्र वाले उपकरणों को संदर्भित करता है जो विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए अधिक प्रकाश एकत्र कर सकता है, जहां आने वाली रोशनी फैलाना है या कसकर ध्यान केंद्रित नहीं किया गया है .

के प्रकारबड़े फोटोसेंसिटिव एरिया इनगास एपीडी

मानक बड़े-क्षेत्र INGAAS APD

आमतौर पर सक्रिय क्षेत्रों के साथ कुछ सौ माइक्रोन से लेकर कई मिलीमीटर तक . तक

उच्च ऑप्टिकल पावर या वाइड फील्ड डिटेक्शन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है .

फाइबर-युग्मित बड़े क्षेत्र INGAAS APD

फाइबर ऑप्टिक्स से प्रकाश के कुशल युग्मन के लिए ऑप्टिकल फाइबर इनपुट के साथ एकीकृत .

टेलीकॉम और फाइबर-ऑप्टिक सेंसिंग सिस्टम में आम .

रैखिक मोड बड़े क्षेत्र एपीडी

मध्यम लाभ के साथ संचालित होता है, ऑप्टिकल इनपुट और विद्युत आउटपुट . के बीच रैखिकता को संरक्षित करता है

एनालॉग ऑप्टिकल डिटेक्शन के लिए उपयुक्त .

गीगर मोड बड़े क्षेत्र एपीडी

बहुत उच्च लाभ . के साथ एक डिजिटल फोटॉन-गिनती मोड (सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन) में संचालित होता है

अल्ट्रा-सेंसिटिव डिटेक्शन के लिए उपयोग किया जाता है, E . g ., LiDAR और क्वांटम संचार .

बहु-तत्व या सरणी बड़े क्षेत्र एपीडी

पता लगाने वाले क्षेत्र और स्थानिक संकल्प . को बढ़ाने के लिए एक सरणी में व्यवस्थित कई APD तत्वों के समावेश हैं

इमेजिंग और उन्नत सेंसिंग में उपयोग किया जाता है .

काम के सिद्धांत

फोटोडायोड मूल बातें:

Ingaas APDs अर्धचालक उपकरण हैं, जो एक PN जंक्शन के साथ हैं जो मुख्य रूप से निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में फोटॉन को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं .

जब फोटॉन सक्रिय क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े (फोटो-वाहक) . उत्पन्न करते हैं

हिमस्खलन गुणा:

एक उच्च रिवर्स बायस वोल्टेज डायोड पर लागू किया जाता है, जो जंक्शन . के पास एक मजबूत विद्युत क्षेत्र बनाता है

यह फ़ील्ड फोटो-जनित वाहक को तेज करता है, जिससे प्रभाव आयनीकरण होता है और माध्यमिक वाहक उत्पन्न होता है .

इस हिमस्खलन प्रक्रिया में परिणाम होता हैआंतरिक लाभ- फोटोक्यूरेंट . का गुणन

बड़े फोटोसेंसिटिव क्षेत्र:

एक बड़े सक्रिय क्षेत्र का मतलब है कि अधिक फोटॉन को कैप्चर किया जा सकता है, अनफोकस्ड या वाइड-एरिया रोशनी के लिए संवेदनशीलता में सुधार .

हालांकि, एक बड़ा क्षेत्र बढ़ सकता हैडार्क करेंटऔरसमाई, जिसे डिजाइन . में प्रबंधित किया जाना चाहिए

उत्पादन में संकेत:

गुणित फोटोक्यूरेंट को घटना ऑप्टिकल पावर . के लिए आनुपातिक एक विद्युत संकेत में बदल दिया जाता है

मेंरैखिक विधा, आउटपुट करंट प्रकाश की तीव्रता के समय के लिए आनुपातिक है .

मेंगीगर मोड, डिवाइस डिजिटल दालों का पता लगाया गया है जो फोटॉनों का पता लगाने के लिए . का पता लगाता है

कार्य

निकट-अवरक्त प्रकाश का संवेदनशील पता लगाना:कुशलता से एनआईआर प्रकाश का पता लगाता है जहां सिलिकॉन फोटोडायोड कम संवेदनशील होते हैं .

ऑप्टिकल सिग्नल प्रवर्धन:आंतरिक लाभ आसान इलेक्ट्रॉनिक प्रसंस्करण के लिए कमजोर ऑप्टिकल संकेतों को बढ़ाता है .

वाइड एरिया लाइट कलेक्शन:बड़े फोटोसेंसिटिव क्षेत्र एक बड़े स्पॉट आकार या कम-केंद्रित बीमों पर प्रकाश का पता लगाने की अनुमति देता है .

उच्च गति प्रतिक्रिया:हाई-स्पीड डेटा कम्युनिकेशन . के लिए उपयुक्त तेजी से प्रतिक्रिया समय

कम शोर का पता लगाना:हिमस्खलन गुणों से अधिक शोर स्रोतों को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और हिमस्खलन गुणन से अतिरिक्त शोर .

फोटॉन काउंटिंग (गीगर मोड):एकल फोटॉन . के लिए बेहद कमजोर ऑप्टिकल सिग्नल का पता लगाने में सक्षम बनाता है

अनुप्रयोग

फाइबर ऑप्टिक संचार

1 . 3 माइक्रोन और 1.55 माइक्रोन टेलीकॉम विंडो में संकेतों का पता लगाने के लिए रिसीवर के रूप में उपयोग किया जाता है।

बड़े क्षेत्र के उपकरण मल्टीमोड फाइबर या फ्री-स्पेस ऑप्टिक्स के साथ आसान युग्मन के लिए अनुमति देते हैं .

लिडार (प्रकाश का पता लगाने और रेंजिंग)

स्वायत्त वाहनों, ड्रोन और मैपिंग सिस्टम में कमजोर प्रतिबिंबित संकेतों का पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण

बड़ा क्षेत्र अधिक बिखरे हुए प्रकाश को इकट्ठा करने में मदद करता है, पता लगाने की सीमा में सुधार .

ऑप्टिकल समय डोमेन परावर्तक (OTDR)

फाइबर दोषों या splices . से प्रतिबिंबित संकेतों का पता लगाकर फाइबर ऑप्टिक केबल का परीक्षण और निदान करने के लिए उपयोग किया जाता है

क्वांटम संचार और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी

बड़े सक्रिय क्षेत्रों के साथ गीगर मोड APDs सुरक्षित क्वांटम कुंजी वितरण (QKD) . के लिए एकल फोटॉन का पता लगाते हैं

स्पेक्ट्रोस्कोपी और संवेदन

रासायनिक और जैविक संवेदन, गैस का पता लगाने और पर्यावरण निगरानी . के लिए NIR प्रकाश का पता लगाता है

चिकित्सा इमेजिंग और निदान

निकट-अवरक्त इमेजिंग सिस्टम जैसे ऑप्टिकल कोरेंस टोमोग्राफी (OCT) और प्रतिदीप्ति इमेजिंग .

सैन्य और वायु

फ्री-स्पेस ऑप्टिकल संचार और रिमोट सेंसिंग अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जहां उच्च संवेदनशीलता आवश्यक है .

खगोल विज्ञान और वैज्ञानिक अनुसंधान

दूर के सितारों और आकाशगंगाओं से कमजोर एनआईआर संकेतों का पता लगाता है .

सार तालिका