I N T E G R A N T E S :

C E S A R M E D I N A

D A N I E L P A E Z

Fotodiodo de avalancha

Conceptos

Hueco de electrón

Ausencia de un electrón en la banda de valencia.

Carga positiva

Portador de carga

Conceptos

Union pn

Zona p y zona n

Huecos – de zona p a zona n por difusion

Electrones – de zona n a zona p

Conceptos

Ruptura de la unión

Voltaje cátodo ánodo alcanza valor de ruptura-permite corriente en sentido inverso y muy intensa

Efecto avalancha

Campo eléctrico intenso

Portador de carga arrastrado adquiere energía cinética

Este arranca un electrón de conducción del enlace covalente

Se repite (electrón inicial, electrón arrancado y hueco generado)

Efecto avalancha

Tensión de ruptura (Vr ).

Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.

Efecto fotoeléctrico

Emisión de electrones – incide radiación electromagnética

Efecto fotoeléctrico – fotones trasfieren energía a electrones

Rayos x – transformación de energía cinética de electrón en fotón

Fotodetector

Sensor - genera señal eléctrica dependiendo de luz incidente

Basados en: efecto fotoeléctrico, fotovoltaico, fotoelectroquímico, fotoconductividad

Tipos

•Fotodiodo•Fotodiodo PIN•Fotodiodo de avalancha•Fototransistor•Fotorresistencia•Fotocátodo•Fototubo o fotoválvula•Fotomultiplicador•CCD•Sensor CMOS•Célula fotoeléctrica•Célula fotoelectroquímica

Fotodetector

El fotodetector o detector de luz- 1er elemento –equipo receptor

(debil)Señal optica a señal electrica – fotodetector, fases de: amplificacion, demodulacion, demultiplexaje, etc

Fotodetector - Caracteristicas

Altamente eficientes

Bajo nivel de ruido

Amplio ancho de banda(respondan de manera uniforme y rápida en todas las longitudes de onda de la señal)

Poco sensibles a las variaciones de temperatura

Baratos, pequeños, etc

Responsividad

Eficiencia

Cuantos electrones genera – por cuantos fotones recibe

Cuanta corriente genera – potencia de entrada recibe

Responsividad

Comparación:

Responsividad mayor en f. de avalancha que en f. pin.

f. de avalancha – mas sensible cambios temperatura, mas costoso

PIN- corta distancia

F. avalancha- larga distancia

Fotodiodos de avalancha (APDs)

Ganancia interna

Par Electron-Hueco

Pares secundarios

APD vs PIN

Sensibilidad superior, permite detectar niveles de potencia menores

Mayor margen dinámico de entrada óptica, más fidelidad

Es más complejo y caro

Más ruido

Consume más potencia

La ganancia depende de la temperatura

Fotodiodo avalancha (JDSU)

2.5 Gbps

Redes ópticas pasivas en el orden de los gigabit

FTTH

Fotodiodos de avalancha

Fotodiodo de germanio tipo “avalancha” en 1300nm

Fotodiodo InGaAs-PIN con amplificador FET de alta impedancia en 1300nm

Fotodiodo de silicio tipo “avalancha” en 850 nm

Valores característicos fotodiodos avalancha

Aparato receptor láser basado en fotodiodo de avalancha termo regulado con control embebido

• Ventajas

Recibe luz láser modulada en formato binario focalizada en la superficie activa de un fotodiodo de avalancha a partir de un sistema óptico formado por una lente convergente y una lente hemisférica que recogen la luz y la dirigen hacia el área activa del fotodiodo por una fibra de polímero.

Mantiene los niveles de ruido externo dentro del límite razonable.

Resuelve el problema de la estabilidad en la sensibilidad de un fotodiodo de avalancha cuando este recibe luz láser modulada contaminada por una componente solar.

La posibilidad de fijar la sensibilidad y la ganancia del fotodiodo de avalancha para trabajar en rangos de luminosidad recibida de al menos cinco décadas partiendo de los nanovatios.

La posibilidad de eliminar componentes luminosas no moduladas, en especial la componente solar.

Aplicaciones