APD特性及调试方法.ppt
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1、2024/5/25 周六1目录目录简单介绍基本概念简单介绍基本概念介绍介绍APD的特性的特性介绍介绍APD Voltage的调试方法的调试方法2024/5/25 周六2基本概念基本概念APD:Avalanche Photodiode是光接收机器件,主要作用是检测经过传输的是光接收机器件,主要作用是检测经过传输的微弱光信号,并放大、整形、再生成原传输信微弱光信号,并放大、整形、再生成原传输信号。号。利用光电效应把光信号转变为电信号的光电检利用光电效应把光信号转变为电信号的光电检测器件。测器件。2024/5/25 周六3基本概念基本概念APDAPD的工作原理的工作原理:通过光电效应产生电子和空穴在
2、高电场区运动通过光电效应产生电子和空穴在高电场区运动时被迅速加速,可能多次碰撞其它原子产生时被迅速加速,可能多次碰撞其它原子产生 的结果使载流子迅速增加,反向电流迅速加大,的结果使载流子迅速增加,反向电流迅速加大,形成雪崩倍增效应形成雪崩倍增效应。选择使用选择使用APDAPD的原因主要为通过利用雪崩倍增的原因主要为通过利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增后的接收高灵敏度效应使光电流得到倍增后的接收高灵敏度。APDAPD优点:灵敏高、响应快、噪声小、成本低优点:灵敏高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高。和可靠性高。2024/5/25 周六4基本概念基本概念APD工作条件:工作条件:需要有一定的反向偏
3、压才能产生相应的倍增效需要有一定的反向偏压才能产生相应的倍增效应应APD的光电流的光电流Iop=R*PinM=Iop/IoIo为初始的光电流;为初始的光电流;Iop为倍增后的光电流为倍增后的光电流APD存在击穿电压存在击穿电压Vbr,当,当Vapd=Vbr时,时,M为为,此时雪崩倍增噪声也变得非常大,这种情,此时雪崩倍增噪声也变得非常大,这种情况为况为APD击穿。当然使用时击穿。当然使用时Vapd=Vbr2024/5/25 周六5Typical Dark-Current and Gain vs Bias-Voltage for APD ChipAPD偏压为偏压为小于小于20V时,时,APD没有
4、产没有产生倍增效应生倍增效应,即即M=1。当。当Voltage增大增大时,时,APD则则开始产生倍开始产生倍增效应,同增效应,同时暗电流也时暗电流也随之增大。随之增大。2024/5/25 周六6Temperature dependence of Breakdown voltageAPD 击穿电压随温度变化而变化,当温度升高时,Vbr也加大,结果使固定下的APD的平均雪崩增益随温度而变化。2024/5/25 周六7Gain Vs Input Optical Power图表说明当图表说明当输入的光功输入的光功率增大时,率增大时,APD的的Gain则变小。则变小。2024/5/25 周六8dbm和和
5、mw的换算的换算 将将mW转算为转算为dBm的分式的分式假设假设P为功率,单位为为功率,单位为mW,dbm=10*logP/1mW已知输入已知输入-30 dBm,求转算后为多少求转算后为多少mW-30=10*logP 即即logP=-30/10=-3 P=10-3 mW=0.001mW=1uW2024/5/25 周六9dbm和和mw的转换对应表的转换对应表2024/5/25 周六10Sensitivity vs.APD Bias VoltageAPD偏压增大时,偏压增大时,接收灵敏度越来接收灵敏度越来越好,当越好,当APD接接收灵敏度为最佳收灵敏度为最佳点时,对应的点时,对应的APD偏压不是击
6、偏压不是击穿电压,而是比穿电压,而是比击穿电压小。当击穿电压小。当电压超过电压超过j最佳电最佳电压点越靠近击穿压点越靠近击穿电压时电压时,接收灵敏接收灵敏度越变越差。度越变越差。最佳工作点最佳工作点2024/5/25 周六11Sensitivity vs.APD GainAPD特性表特性表明明Gain并非并非越大越好,越大越好,而是在而是在Gain约为约为10左右左右时,时,APD的的接收灵敏度接收灵敏度为最佳点。为最佳点。最佳工作点最佳工作点2024/5/25 周六12APD Voltage工作区域设定工作区域设定根据根据APD的特性,的特性,Gain(M)10,Vapd Vbr时时APD的
7、接收灵敏度为最佳。的接收灵敏度为最佳。基于考虑基于考虑APD在实际工作中的安全风险,则将在实际工作中的安全风险,则将APD的工作区域设定在的工作区域设定在 ZZZ之间之间2024/5/25 周六13APD Voltage工作区域设定工作区域设定根据根据APD的特性,的特性,Gain(M)10,Vapd Vbr时时APD的接收灵敏度为最佳。的接收灵敏度为最佳。基于考虑基于考虑APD在实际工作中的安全风险,则将在实际工作中的安全风险,则将APD的工作区域设定在的工作区域设定在 ZZZ之间之间2024/5/25 周六14了解了解APD特性后,得知特性后,得知APD偏置电压与偏置电压与Gain有相应的
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