CHƯƠNG II I: LINH KIỆN BIẾN ĐỔI QUANG ĐIỆN 3.1 Tổng quát.
3.3.5 Diode thu quang APD:
Ứng dụng hiệu ứng nhân điện tử trong bán dẫn, người ta chế tạo APD, trong đó P+ và N - là hai lớp bán dẫn có nồng độ tạp chất cao còn P - là lớp có nồng độ tạp chất rất thấp (thay thế vị trí lớp I trong PIN).
Dưới tác dụng của nguồn phân cực ngược, sự phân bố cường độ điện trường trong các lớp bán dẫn không đều nhau, điện trường trong vùng tiếp giáp PN- cao nhất , quá trình nhân điện tử xảy ra trong vùng này. Vùng này còn được gọi là vùng “ thác lũ”.
Khi có ánh sáng chiếu vào, các photon bị hấp thụ trong lớp P - và tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống. Lỗ trống di chuyển về phía lớp P+ nối với cực âm của nguồn; còn điện tử di chuyển về phía tiếp giáp PN- , điện trường cao trong vùng này sẽ tăng tốc cho điện tử. Điện tử va chạm vào các nguyên tử của tinh thể bán dẫn tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống mới (gọi là sự ion hoá do va chạm). Các điện tử thứ cấp mới được tạo ra lại có khả năng gây ra sự ion hoá do va chạm. Quá trình tiếp diễn và số lượng các hạt tải điện tăng lên rất lớn.
Tiếp xúc N N- ( InGaAs ) N ( InGaAs ) N ( InP ) P ( InP ) P ( InP )
Như vậy trong APD dòng quang điện đã được nhân lên M lần với M là số điện tử thứ cấp phát sinh ứng với một điện tử sơ cấp.
Dòng quang điện do APD tạo ra sẽ là: Iph = R.M.Popt
R : đáp ứng (A/W) M : hệ số nhân
Popt : công suất quang(W)
Hệ số nhân M thay đổi theo điện áp phân cực ngược và cũng phụ thuộc nhiệt độ nên việc giữ cho hệ số nhân M ổn định rất khó khăn.
Ngoài ra, nếu vùng thác lũ càng rộng thì hệ số M cũng càng lớn. Nhưng lúc đó thời gian trôi của điện tử càng chậm nên tốc độ hoạt động của APD giảm.
Giá trị của hệ số nhân M từ 10 ÷ 1000 lần. trên thực tế chỉ chọn điểm phân cực cho APD sao cho M = 50 ÷ 200 lần vì M càng lớn thì dòng nhiễu của APD cũng càng cao.
3.3.6 PIN-FET
Ưu nhược điểm của hai loại tách sóng quang PIN và APD trái ngược nhau không giống như hai loại nguồn quang LED và LASER.
Đặc tính kỹ thuật của LASER tốt hơn LED về nhiều mặt trong khi APD chỉ hơn PIN về độ nhậy và tốc độ làm việc. Các mặt hạn chế của APD là:
Dòng nhiễu lớn
Điện áp phân cực cao và yêu cầu độ ổn định cao Giá thành cao
Do những đặc tính kỹ thuật trên mà cả APD và PIN đều tồn tại song song.
Có thể giữ được các ưu điểm của PIN và khắc phục các nhược điểm của nó bằng cách dùng kết hợp PIN với một Transistor trường (FET) trong mạch tiền khuếch đại. Hai linh kiện kết hợp này được gọi là PIN - FET, chúng được sử dụng khá phổ biến trong các hệ thống thông tin quang hiện nay, độ nhạy của PIN - FET có thể so sánh được với APD.
KẾT LUẬN
Mạng viễn thông hiện nay đang ngày càng phát triển cùng với các công nghệ hiện đại. Hệ thống truyền dẫn quang là phương tiện truyền dần chủ yếu của các tuyến thông tin nội tỉnh, liên tỉnh và xuyên quốc gia. Các tuyến truyền dẫn cáp quang đã và đang được triển khai rất mạnh mẽ ở nước ta trong những năm gần đây do nó có ưu điểm nổi bật đáp ứng được nhu cầu sử dụng hiện tại và tương lai. Cùng với cáp sợi quang, kỹ thuật SDH đang được triển khai rộng rãi. SDH có thể truyền dẫn tất cả các tín hiệu của hệ thống hiện có nhằm đảm bảo tính truyền dẫn thông suốt ở các mạng lưới khác nhau. Với sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ điện tử viễn thông, công nghệ quang và công nghệ quang đã phát triển không ngừng, giá thành giảm xuống tạo điều kiện cho việc sử dụng ngày càng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực thông tin.
Tuy nhiên hệ thống thông tin cáp sợi quang là hệ thống phức tạp. Việc thiết kế và lắp đặt tuyến truyền dẫn trên sợi dẫn quang đòi hỏi có độ chính xác cao. Chính vì vậy sử dụng cáp quang trong hệ thống thông tin đòi hỏi phải có độ ngũ cán bộ có trình độ, hiệu biết sâu về kỹ thuật trong mội lĩnh vực của nghành điện tử viễn thông.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn cô giáo NGUYỄN THỊ HƯƠNG đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm báo cáo.
Sinh viên.
Nguyễn Đức Mậu
MỤC LỤC
PHẦN I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến 1.Cáp đồng
2.Sóng vô tuyến 3.Cáp quang
PHẦN II: Hệ thống thông tin quang.
CHƯƠNG I: Khái niệm chung về thông tin quang. 1.1 Sự phát triển của thông tin quang.