Indija gallija arsenīda lavīnas fotodiode (InGaAs APD) ir stūrakmens ierīce augstas veiktspējas gaismas noteikšanai kritiskā tuvā-infrasarkanā (1,0–1,7 μm) spektrā. Tās raksturīgās īpašības ir izceltas četrās galvenajās jomās:
1. Spektrālā reakcija, kas saskaņota ar taustiņu joslām
Tā galvenā InGaAs materiāla joslas diapazons ir regulējams. Režģa-atbilstošais In0,53Ga0,47As variants piedāvā robežviļņa garumu ap 1,7 μm, lieliski aptverot optiskās šķiedras komunikācijas (1310/1550 nm) un LiDAR būtiskas joslas, aizpildot tukšumu, ko šajā diapazonā atstājuši silīcija detektori{8}.
2. Raksturīga augsta jutība un pieaugums
APD galvenā priekšrocība ir tā raksturīgajā lavīnu pavairošanas efektā. Augstas apgrieztās novirzes apstākļos fotoģenerētie nesēji izraisa triecienjonizācijas ķēdes reakciju, nodrošinot iekšējo strāvas pastiprinājumu 10-100 vai vairāk reižu. Šis priekš-pastiprināšanas mehānisms paaugstina signāla-/trokšņa attiecību, pirms signāls sasniedz ārējās shēmas, nodrošinot izcilu jutību pret vājiem optiskajiem signāliem.
3. Optimizēta trokšņa un ātruma veiktspēja
Uzlabotas struktūras, piemēram, atsevišķas absorbcijas, uzlādes un reizināšanas (SACM) dizains, efektīvi nomāc tumšo strāvu un pārmērīgu troksni, fiziski atdalot absorbcijas reģionu (InGaAs) no augstas{0}}lauka reizināšanas reģiona (piemēram, InP). Turklāt pusvadītāja lielā nesēja mobilitāte un ierīces iekšējais spēcīgais elektriskais lauks nodrošina nanosekundes-līmenī ātru reakciju un lielu joslas platumu, padarot to piemērotu ātrdarbīgai saziņai un diapazona noteikšanai.
4. Veiktspējas kompromisi-un izaicinājumi
Lai panāktu stabilu darbību, parasti ir nepieciešams salīdzinoši augsts nobīdes spriegums un temperatūras stabilizācija, un izmaksas ir augstākas nekā standarta PIN fotodiodēm. Šie faktori nosaka stingrākas prasības shēmas projektēšanai un sistēmas integrācijai.
Kopsavilkumā
InGaAs APD ar galveno infrasarkano staru joslu pārklājumu, raksturīgo lielo pastiprinājumu un izcilu trokšņu un ātruma veiktspējas līdzsvaru joprojām ir neaizstājams pamatkomponents fotoelektriskai pārveidei ātrdarbīgās optiskās komunikācijas, precīzas LiDAR un zema-gaismas{2} līmeņa noteikšanas sistēmās.