Vật liệu và thiết bị Thu Quang. Nội dung bao gồm: 1. Diode quang PN 2. Linh kiện quang trở quang dẫn 3. Diode quang PIN 4. Photodetector APD 5. Photodiot Schottky 6. Transistor quang 7. Nhiễu trong thu quang
ĐỀ TÀI: THU QUANG Nội dung thuyết trình Diode quang P-N Linh kiện quang trở quang dẫn Diode quang P-I-N Photodetector APD Photodiot Schottky Transistor quang Nhiễu thu quang Lời mở đầu: PHOTODETECTOR Về khái niệm Linh kiện thu quang (Photodetector): linh kiện bán dẫn có chức chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện Nguyên lý hoạt động Photodetector thường bao gồm: • (i ) Sự phát sinh hạt tải (điện tử, lỗ trống) ánh sáng tới • (ii) Vận chuyển, khuếch đại dịng hạt dẫn • (iii) Đưa dịng điện tác động mạch ngồi � gây tín hiệu output Nội dung thuyết trình đề cập tới: • Các loại linh kiện thu quang điển hình • Cấu trúc nguyên lý hoạt động linh kiện Diode quang P-N Phần 1.1: Ngun lý hoạt động Diode quang (photodiode) • Hình ảnh : Kí hiệu phân cực cho photodiode • • Hình ảnh : Ngun lý hoạt động photodiode • 1.2 Các chế độ hoạt động diode quang p-n 10 Nhiễu linh kiện thu quang • Nhiễu nổ gây dơng photon va đập với bề mặt LKTQ dòng linh kiện liên quan đến hạt riêng rẽ nên xuất phần nhiễu Hình 3: Đồ thị dịng điện hàm thời gian [1] [1] Phùng Hồ, Vũ Ngọc Hùng, Quang điện tử thông tin quang sợi, NXBBKHN, Hà Nội, 2016 109 Nhiễu linh kiện thu quang • Tỷ số tín hiệu nhiễu(SNR) với hoạt động linh kiện giới hạn nhiễu nổ: • Độ rộng phổ: • Nhiễu hiệu dụng gọi dông nhiễu nổ xác định bằng: 110 Nhiễu linh kiện thu quang 111 Nhiễu linh kiện thu quang • Nhiễu nổ gồm nhiễu lượng tử nhiễu dòng tối - nhiễu lượng tử: +do biến động lượng ngẫu nhiên photon đập vào diode thu quang +dòng nhiễu lượng tử: =2eBPR =2eBIp - -Nhiễu dòng tối: +dòng điện nhiễu diode thu quang phát khơng có ánh sáng chiếu vào + dòng tối: =2eB Id �Dòng nhiễu nổ: = + =2eB(Id+Ip) 112 Nhiễu linh kiện thu quang • 113 Nhiễu linh kiện thu quang • Signal to noise ratio( tỷ lệ tín hiệu-nhiễu) +Tổng dịng nhiễu bình phương đầu diode quang: = + :dòng nhiễu nổ : dòng nhiễu nhiệt +Tổng dòng tín hiệu bình phương: ⮚ Ip ⮚ = P2R2 R độ nhạy tách sóng quang P công suất quang đầu vào 114 Nhiễu linh kiện thu quang • 115 Nhiễu linh kiện thu quang • 116 Nhiễu linh kiện thu quang 117 NEP • 118 NEP • 119 NEP • 120 NEP • Trong trường hợp linh kiện thu quang kiểu thác lũ, trình nhận hạt dẫn đến tượng khuếch đại nhiễu nổ Khi nhiễu linh kiện tăng hệ số nhân hạt dẫn tăng Hiệu ứng tổng cộng độ nhiễu tổng cộng chúng mơ tả thơng qua dịng nhiễu: (Ish )2 =2eMFn If Trong đó: M hệ số nhận hạt dẫn Fn hệ số nhiễu f độ rổng phổ 121 NEP • Đối với trường hợp nhân hạt dẫn gây điện tử Fn xác định: • Trường hợp hạt nhân dẫn lỗ trống (Fh) : 122 Cảm ơn người lắng nghe! 123 ... xuống đến vài Ω tùy thu? ??c vào cường độ ánh sáng 27 Quang trở Nguyên lý hoạt động phân loại quang trở • Dựa vật liệu cấu tạo, quang trở phân làm loại: ngồi • Quang trở trong: sử dụng vật liệu không... photon (b) Điện tử bị thu miền điện cực n lỗ trống chưa bị thu (c) Điện tử phun vào để trung hịa điện tích 25 Linh kiện quang dẫn – quang trở 2.2 Quang trở 26 Quang trở • Quang trở, gọi điện... dải dẫn, q trình làm tăng số điện tử tự bên vật liệu, kích thích dẫn dịng điện điện trở vật liệu giảm • Quang trở ngồi: sử dụng vật liệu pha tạp Vật liệu pha tạp tạo vùng lượng vùng hóa trị chứa