Fotodiodo de avalancha- descripcion, caracteristicas, ventajas y desventajas

1. Fotodiodo de avalancha
INTEGRANTES:
CESAR MEDINA
DANIEL PAEZ

2. Conceptos
 Hueco de electrón
Ausencia de un electrón en la banda de valencia.
Carga positiva
Portador de carga

3. Conceptos
 Union pn
Zona p y zona n
Huecos – de zona p a zona n por difusion
Electrones – de zona n a zona p

4. Conceptos
 Ruptura de la unión
 Voltaje cátodo ánodo alcanza valor de ruptura-
permite corriente en sentido inverso y muy intensa

5. 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)

6. Efecto avalancha

7. Tensión de ruptura (Vr ).
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede
soportar antes de darse el efecto avalancha.

8. 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

9. Fotodetector
 Sensor - genera señal eléctrica dependiendo de luz
incidente
 Basados en: efecto fotoeléctrico, fotovoltaico,
fotoelectroquímico, fotoconductividad

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

11. Fotodetector
 El fotodetector o detector de luz- 1er elemento –
equipo receptor
 (debil)Señal optica a señal electrica – fotodetector,
fases de: amplificacion, demodulacion,
demultiplexaje, etc

12. 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

13. Responsividad
 Eficiencia
 Cuantos electrones genera – por cuantos fotones
recibe
 Cuanta corriente genera – potencia de entrada recibe

14. 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

15. Fotodiodos de avalancha (APDs)
 Ganancia interna
 Par Electron-Hueco
 Pares secundarios

16. 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

17. Fotodiodo avalancha (JDSU)
 2.5 Gbps
 Redes ópticas pasivas en el orden de los gigabit
 FTTH

18. 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

19. Valores característicos fotodiodos avalancha

20. Aplicaciones
Aparato receptor láser basado
en fotodiodo de avalancha
termo regulado con control
embebido
 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.
•
Ventajas
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.