1. Əsas Performans Parametrləri

1.1.Məsuliyyət (R)

Cavabdarlıq, A/W ilə ifadə edilən, yaranan foto cərəyanın hadisənin optik gücünə nisbətidir. Bu, dalğa uzunluğundan, material xüsusiyyətlərindən, kvant səmərəliliyindən və cihazın quruluşundan asılıdır. InGaAs fotodiodları adətən 1310nm və 1550nm telekommunikasiya zolaqlarında yüksək həssaslıq təmin edir, baxmayaraq ki, dəqiq dəyər cihazın dizaynı və iş şəraitindən asılı olaraq dəyişir. Daha yüksək həssaslıq verilmiş optik giriş üçün daha çox foto cərəyan yaradır ki, bu da digər səs-küy mənbələri müqayisə oluna bildiyi zaman aşkarlama həssaslığını yaxşılaşdıra bilər.

1.2.Qaranlıq cərəyan (ID)

Qaranlıq cərəyan, hadisə işığının olmadığı bir fotodioddan keçən sızma cərəyanıdır. O, bir neçə mexanizmdən yarana bilər, o cümlədən termal generasiya-rekombinasiya, daşıyıcı diffuziya, səth sızması və cihaz qüsurları. Qaranlıq cərəyan ümumiyyətlə tərs meyl və temperaturla artır və detektorun səs-küyünə kömək edir. Aşağı qaranlıq cərəyan zəif işığın aşkarlanması və dəqiq optik gücün ölçülməsi üçün xüsusilə vacibdir.

1.3.Qovşağın tutumu (Cj) və bant genişliyi

Qovşağın tutumu fotodiod qovşağı ilə əlaqəli tutumdur. Yük müqaviməti ilə birlikdə detektorun bant genişliyini məhdudlaşdıran RC aşağı keçid reaksiyası yarada bilər. Aşağı qovşaq tutumu ümumiyyətlə daha yüksək bant genişliyinə imkan verir, qovşaq tutumu isə adətən artan tərs meyllə azalır və aktiv sahə ilə artır.

RC cavabı üstünlük təşkil edən bant genişliyi məhdudiyyəti olduqda, təxmini 3dB bant genişliyi aşağıdakı kimi qiymətləndirilə bilər:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

Faktiki fotodiod bant genişliyi də daşıyıcının keçid müddətindən, seriya müqavimətindən, paket parazitlərindən və oxuma dövrəsindən asılıdır. Daha kiçik aktiv sahələr və müvafiq tərs meyl daha yüksək bant genişliyinə nail olmağa kömək edə bilər, lakin optimal dizayn detektor strukturundan və tətbiq tələblərindən asılıdır.

1.4.Aktiv sahənin diametri

Aktiv sahə fotodiodun fotohəssas bölgəsidir, adətən diametri ilə müəyyən edilir. Daha böyük aktiv sahələr daha böyük optik şüaları yerləşdirə bilər və boş yer və ya fərqli şüalar üçün daha çox uyğunlaşma tolerantlığını təmin edə bilər, lakin ümumiyyətlə daha yüksək keçid tutumuna və daha aşağı bant genişliyinə malikdir. Daha kiçik aktiv sahələr daha aşağı tutum və potensial olaraq daha sürətli cavab verir, lakin daha dəqiq optik uyğunlaşdırma tələb edir. Optimal aktiv sahə şüa ölçüsündən, birləşmə üsulundan, optik gücdən və bant genişliyi tələblərindən asılıdır.

1.5.Spektral cavab diapazonu

Spektral cavab diapazonu fotodiodun faydalı fotocavab təmin etdiyi dalğa uzunluqlarını müəyyən edir. Qısa dalğa uzunluğunun həddi cihazın strukturunda udma və ötürülmədən təsirlənir, uzun dalğa uzunluğunun kəsilməsi isə ilk növbədə yarımkeçirici bant boşluğu ilə müəyyən edilir. Standart InGaAs fotodiodları adətən cihazın strukturundan və materialın tərkibindən asılı olaraq təxminən 900nm-dən 1700nm-ə qədər cavab verir. Genişlənmiş dalğa uzunluğuna malik InGaAs variantları uzadılmış SWIR və spektroskopiya tətbiqləri üçün cavabı təxminən 2,6µm və ya ondan kənara qədər genişləndirə bilər.

1.6.Xəttilik

Fotodiod xətti, hadisənin optik gücü ilə çıxış foto cərəyanı arasındakı mütənasib əlaqəyə aiddir. Yaxşı xəttilik optik güc sayğacları, optik monitorinq və kəmiyyət ölçmə tətbiqləri üçün vacibdir. PIN fotodiodları müəyyən edilmiş şərtlər daxilində işlədildikdə geniş optik güc diapazonunda yüksək xətti cavab verə bilər. Yüksək optik gücdə xəttilik seriya müqaviməti, gərginliyin düşməsi, doyma, boşluq yükü effektləri və oxuma dövrəsi ilə məhdudlaşdırıla bilər. Aşağı optik gücdə ölçmə dəqiqliyinə qaranlıq cərəyan və detektorun ümumi səs-küy mərtəbəsi getdikcə daha çox təsir edir.

2. Tipik Tətbiqlər

2.1.Optik gücün ölçülməsi və monitorinqi

Fotodiodlar əl və stolüstü optik güc sayğaclarında, həmçinin rabitə və sınaq avadanlıqlarında quraşdırılmış optik güc monitorinq modullarında geniş istifadə olunur. Optik gücün ölçülməsi üçün uyğun aktiv sahələrə, yüksək həssaslığa, aşağı qaranlıq cərəyana və yaxşı xəttiliyə malik InGaAs fotodiodları adətən istifadə olunur. Daha böyük aktiv sahələr şüa mövqeyinə və düzülmə dəyişikliklərinə daha çox dözümlülük təmin edə bilər, aşağı qaranlıq cərəyan isə aşağı optik güc səviyyələrində ölçmə dəqiqliyini yaxşılaşdırmağa kömək edir.

2.2.Fiber-Optik Rabitə Qəbulediciləri

Optik rabitə qəbuledicilərində fotodiodlar modullaşdırılmış optik siqnalları sonrakı emal üçün elektrik siqnallarına çevirir. PIN fotodiodları yüksək sürət, xəttilik və adekvat həssaslığın tələb olunduğu yerlərdə geniş istifadə olunur, APD isə daha yüksək qəbuledici həssaslıq tələb edən tətbiqlər üçün daxili qazanc təmin edir. PIN və APD arasında seçim keçid büdcəsindən, məlumat sürətindən, qəbuledicinin arxitekturasından və xərc tələblərindən asılıdır.

2.3.Fiber-Optik Algılama

Paylanmış lif-optik algılama sistemləri, o cümlədən paylanmış temperatur algılaması (DTS), paylanmış akustik algılama (DAS) və Brillouin optik zaman-domen analizi (BOTDA), sensor lifdən əks səpələnmiş və ya əks olunan optik siqnalları ölçmək üçün fotodetektorlardan istifadə edir. InGaAs fotodiodları adətən 1550 nm regionda işləyən sistemlər üçün istifadə olunur, həssaslıq, səs-küy və xüsusi zondlama texnikasına və sistem arxitekturasına uyğun olaraq seçilən bant genişliyi.

2.4.Lazer Gücünə Nəzarət və Nəzarət

Fotodiodlar real vaxt rejimində lazer çıxış gücünün monitorinqi və əks əlaqəyə nəzarət üçün geniş istifadə olunur. Bir çox kəpənək və TO-CAN lazer paketləri lazer çıxışının bir hissəsini nümunə götürmək üçün monitor fotodiodunu birləşdirə və avtomatik güc nəzarətini (APC) təmin edə bilər. Xarici fotodiodlar L-I-V testi, optik gücün monitorinqi, dalğa uzunluğunun skan xarakteristikası və digər lazer ölçmə tətbiqləri üçün də istifadə olunur. InGaAs fotodiodları telekomun monitorinqi və onların spektral reaksiya diapazonunda işləyən lazerlərin zondlanması üçün yaxşı uyğun gəlir.

2.5.Yaxın infraqırmızı spektroskopiya və analitik alətlər

NIR spektroskopiya sistemləri kimyəvi tərkibin, rütubətin və materialın xüsusiyyətlərinin təhlili üçün nümunələr vasitəsilə ötürülən və ya onlardan əks olunan işığı aşkar etmək üçün fotodiodlardan istifadə edir. 1700nm-ə qədər cavab verən InGaAs fotodiodları suyun, karbohidrogenlərin və digər üzvi birləşmələrin mühüm NIR udma xüsusiyyətlərini əhatə edir. Dəqiq kəmiyyət ölçmələri üçün aşağı səs-küy və yaxşı xarakterizə edilmiş spektral cavab vacibdir.

2.6.Sənaye və Ətraf Mühitin Tədqiqi

InGaAs fotodiodları yaxın infraqırmızı diapazonda fəaliyyət göstərən optik zondlama sistemlərində, o cümlədən NIR TDLAS qaz aşkarlama, optik mövqe algılama və digər sənaye ölçmə tətbiqlərində istifadə edilə bilər. TDLAS sistemlərində fotodiod bir qaz hüceyrəsi vasitəsilə ötürülən lazer işığını aşkar edir, qaz konsentrasiyasını təyin etmək üçün hədəf udma dalğa uzunluğunda optik intensivlik dəyişiklikləri təhlil edilir. Detektorun dalğa uzunluğu reaksiyası, səs-küyün performansı və dinamik diapazon xüsusi algılama arxitekturasına uyğun olaraq seçilməlidir.