Bài giảng Đầu thu quang điện

Bài giảng Đầu thu quang điện giới thiệu tới người đọc các khái niệm về: Hiệu ứng quang điện, đáp ứng của đầu thu quang, hiệu suất lượng tử, thời gian đáp ứng, hiệu ứng thác lũ, các phương pháp đo,... Mời các bạn cùng tham khảo.

ĐẦU THU QUANG ĐIỆN NỘI DUNG • Một số khái niệm • PIN • APD • PMT Hiệu ứng quang điện • Đầu thu quang điện thiết bị chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện dựa tượng quang điện Đáp ứng đầu thu quang Hiệu suất lượng tử Thời gian đáp ứng Dòng tối • • Khi khơng có ánh sáng tới, đặt vào photodiode hiệu điện ngược xuất dòng điện nhỏ gọi dòng tối: Khi chiếu sáng, dòng tồn phần tổng dòng quang điện dòng tối: Diode thu quang pin • • Diode thu quang p-i-n thơng thường có cấu trúc gồm lớp bán dẫn p lớp bán dẫn n, lớp bán dẫn p-n lớp i Lớp i thường bán dẫn hoặc bán dẫn pha tạp có độ dày nhiều so với hai lớp p n Vùng lớp I gọi vùng trơi Độ rộng vùng nghèo w tối ưu phụ thuộc vào việc cân đối giữa tốc độ đáp ứng và độ  nhạy của photodiode. Với các bán dẫn có dải cấm khơng trực tiếp như Si hay Ge, giá  trị của w nằm trong khoảng 20 – 50 μm thì có hiệu suất lượng tử hợp lý. Vì vậy, thời  gian đáp  ứng bị hạn  chế do thời gian chuyển tiếp tương  đối lớn (>200 ps). Ngược  lại, với các bán dẫn có dải cấm trực tiếp như InGaAs, w có thể nhỏ cỡ 3 ­ 5 μm mà  vẫn đảm bảo  hiệu  suất lượng tử,  do  đó thời gian chuyển tiếp của photodiode  loại  này cỡ 10 ps APD - - - APD đầu thu quang điện dựa tượng thác lũ APD có đáp ứng tỉ lệ tín hiệu nhiễu lớn nhiều loại photodiode tượng khuếch đại nội So với cấu trúc pin, APD có thêm lớp p có điện trở suất cao Vùng p gọi vùng nhân Hiệu ứng thác lũ - Phương trình tốc độ: αe, αh gọi tốc độ ion hóa điện tử lỗ trống gây Nếu điện trường vùng nhân đồng chúng số - Hệ số nhân: KA = αh/ αe APD Si APD Si APD Si APD PMT PMT dạng tròn PMT dạng hộp lưới Photocathode Các vật liệu thường dùng: silver-oxygen-caesium (AgOCs), antimonycaesium (SbCs), and the biand trialkali compounds SbKCs, SbRbCs, and SbNa2KCs Dynode • Những vật liệu làm dynode: alkali antimonide, beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), gallium phosphide (GaP) Chúng phủ lên đế dẫn điện làm từ nikel, thép… Các phương pháp đo ... khái niệm • PIN • APD • PMT Hiệu ứng quang điện • Đầu thu quang điện thiết bị chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện dựa tượng quang điện Đáp ứng đầu thu quang Hiệu suất lượng tử Thời gian... tới, đặt vào photodiode hiệu điện ngược xuất dòng điện nhỏ gọi dòng tối: Khi chiếu sáng, dòng tồn phần tổng dòng quang điện dòng tối: Diode thu quang pin • • Diode thu quang p-i-n thơng thường có... APD - - - APD đầu thu quang điện dựa tượng thác lũ APD có đáp ứng tỉ lệ tín hiệu nhiễu lớn nhiều loại photodiode tượng khuếch đại nội So với cấu trúc pin, APD có thêm lớp p có điện trở suất cao