فتودیود بهمن توسط مهندس ژاپنی&طراحی شده است quot;Jun-ichi Nishizawa" در سال 1952. فوتودیود بهمن یک آشکارساز نیمه هادی بسیار حساس است که از اثر فوتوالکتریک برای تبدیل نور به الکتریسیته استفاده می کند.
در سیستم های ارتباطی فیبر نوری، یک جزء منفرد مانند فتودیود بهمنی برای تبدیل نور به سیگنال الکتریکی استفاده می شود. در طول فرآیند بهمن، حامل های بار در اثر برخورد تولید می شوند. فوتونهای ذرهمانند نور، الکترونهای زیادی ایجاد میکنند که به نوبه خود جریان الکتریکی ایجاد میکنند.
فتودیود بهمنی چیست؟
دیودی که از روش بهمنی برای ارائه عملکرد اضافی در مقایسه با سایر دیودها استفاده می کند، دیود نوری بهمنی نامیده می شود.
فتودیودهای بهمنی سیگنال نوری را به سیگنال الکتریکی تغییر می دهند و می توانند در ولتاژهای بایاس معکوس بالا کار کنند. نماد فتودیود بهمنی شبیه دیود زنر است.
ساختار فتودیود بهمنی
ساختار یک فتودیود PIN و یک فتودیود بهمنی مشابه است و از دو ناحیه به شدت دوپ شده و دو ناحیه کم دوپ شده تشکیل شده است، مناطق بسیار دوپ شده P+ و N+ هستند، در حالی که مناطق کم دوپ شده هستند. من و پ.
در ناحیه ذاتی، عرض لایه تخلیه فتودیود بهمن در مقایسه با فتودیود PIN بسیار نازک است. در اینجا، ناحیه p+ مانند یک آند عمل میکند، در حالی که ناحیه n+ مانند یک کاتد عمل میکند.
در مقایسه با فتودیودهای دیگر، فتودیودهای بهمنی تحت شرایط بایاس معکوس بالا کار می کنند. بنابراین، بهمن توسط حامل های بار که توسط برخورد نور یا فوتون ها تشکیل شده اند، ضرب می شود. عمل بهمنی بهره فتودیود را چندین برابر افزایش می دهد تا محدوده حساسیت بالایی را فراهم کند.
معیارهای عملیاتی
شکست بهمن عمدتاً زمانی اتفاق میافتد که فتودیود در معرض حداکثر ولتاژ معکوس قرار میگیرد که میدان الکتریکی را فراتر از لایه تخلیه افزایش میدهد. همانطور که نور فرودی به ناحیه p+ نفوذ می کند، در ناحیه p بسیار مقاوم جذب می شود و سپس جفت الکترون-حفره ایجاد می کند.
تا زمانی که میدان الکتریکی بالا وجود داشته باشد، حامل های بار شامل سرعت اشباع آنها به ناحیه pn+ می روند. هنگامی که سرعت بالاتر باشد، حاملها از طریق اتمهای دیگر برخورد میکنند و جفتهای الکترون-حفره جدیدی تولید میکنند و جفتهای حامل بار عظیم منجر به جریانهای نوری بالا میشوند.
عملیات فتودیود بهمنی
عملیات فتودیود بهمنی را می توان به طور کامل در دحالت تکمیلی با این حال، آنها علاوه بر حالت بهمن خطی، می توانند در حالت گایگر نیز عمل کنند. در این حالت کار، فتودیود می تواند با ولتاژ شکست فوق الذکر کار کند. حالت دیگر،"حالت زیر گایگر"، در حال حاضر معرفی شده است.
فتودیودهای بهمنی در ارتباطات فیبر نوری
در سیستم های ارتباطی فیبر نوری (OFC)، فتودیودهای بهمنی اغلب برای شناسایی سیگنال ضعیف استفاده می شوند، اما مدار باید به اندازه کافی بهینه شود تا نسبت سیگنال به نویز (S/N) بالا باشد. در اینجا، SNR برای به دست آوردن نسبت سیگنال به نویز کامل است و بازده کوانتومی باید بالا باشد زیرا این مقدار تقریباً حداکثر است، به طوری که بیشتر سیگنال مورد توجه قرار می گیرد.
ویژگی های فتودیود بهمنی
فتودیودهای بهمنی دیودهای بسیار حساس و مبتنی بر سرعت بالا هستند که با اعمال ولتاژ معکوس به روش بهره داخلی کار می کنند. این دیودها نور برد کم را در مقایسه با فتودیودهای نوع PIN اندازه گیری می کنند و بنابراین در کاربردهایی که حساسیت بالا متفاوت است، مانند اندازه گیری فاصله نوری و ارتباطات نوری برد طولانی استفاده می شود.
سلب مسئولیت:این مقاله یک مقاله بازتولید شبکه است، هدف از بازتولید این مقاله انتشار دانش فنی مرتبط است، حق چاپ متعلق به نویسنده اصلی است، در صورت تخلف، لطفا با ویرایشگر تماس بگیرید تا حذف شود.