¿Qué es un fotodiodo de avalancha?

Hay muchas aplicaciones en las que la luz se convierte en señales eléctricas, incluidos los sistemas de comunicación de fibra óptica. Un componente que puede hacer esto es el fotodiodo de avalancha (APD). Las partículas llamadas portadores de carga ingresan al diodo y están expuestas a un campo eléctrico. En un proceso llamado avalancha, las partículas se generan a través de colisiones, y una partícula de luz llamada fotón puede generar muchos electrones para producir una corriente eléctrica. Los receptores ópticos generalmente incluyen un fotodiodo de avalancha, así como contadores de fotones y telémetros utilizados en automóviles, construcción e incluso caza.

Los fotodiodos de avalancha generalmente están construidos con capas de silicona cristalina entre dos electrodos. Un campo eléctrico desencadena el proceso cuando la luz entra en el diodo. Hay varios tipos de APD que pueden funcionar de acuerdo con la longitud de onda de la luz que ingresa. Si están hechos de silicio, el rango espectral es típicamente de 300 a 1,100 nanómetros, mientras que un fotodiodo de avalancha de germanio a menudo es adecuado para longitudes de onda de luz de 800 a 1,600 nanómetros. Otra versión hecha de indio, galio y arsénico puede operar con longitudes de onda de 900 a 1.700 nanómetros.

Un fotodiodo de avalancha a menudo está disponible en una variedad de tamaños. Los diodos más grandes pueden adquirir más luz que los más pequeños y eliminar la necesidad de otros componentes ópticos que pueden agregar gastos. El uso de variedades más pequeñas es beneficioso cuando el espacio de las obleas de semiconductores es limitado. Un APD generalmente es el más adecuado para cuando la intensidad de la luz es relativamente baja, pero es necesaria la detección de frecuencias medias a altas.

Los componentes de silicio con cargas eléctricas positivas y negativas a menudo se usan en un fotodiodo de avalancha. La configuración generalmente crea un voltaje de polarización inversa, que se refiere al voltaje como más alto en un extremo que en el otro. El voltaje de ruptura es la menor cantidad de corriente que puede activar la conducción del diodo. El efecto de avalancha puede continuar si las partículas que transportan la carga se aceleran a velocidades suficientemente altas. El voltaje de polarización inversa generalmente debe ser más alto que el desglose; Si es menor, entonces la fricción puede hacer que las partículas se desaceleren.

La capacidad de transmisión de un sistema óptico a menudo depende del tipo de fotodiodo de avalancha utilizado. Los sistemas de medición de distancia también pueden beneficiarse, como los cañones de velocidad de tráfico para la aplicación de la ley, así como los telémetros utilizados por los cazadores. Los fotodiodos de avalancha a menudo son parte de los sensores láser que se encuentran en los sistemas de navegación de puertos, equipos de prospección o en máquinas que necesitan detectar la proximidad de personas y equipos. También pueden ser parte de los sistemas de advertencia de riesgos para los conductores de automóviles.