Lebar jalur dan daya tindak balas fotodetektor

Lebar jalur dan responsifpengesan foto
Apabila memilihPengesan foto InGaAs, semua orang mahukan spesifikasi yang sama: lebar jalur melebihi 10 GHz dan responsif melebihi 0.9 A/W. Selepas menyelak manual data, saya mendapati bahawa kedua-dua nombor ini tidak pernah muncul pada peranti yang sama. Responsif lebar jalur yang tinggi hanya 0.5 A/W atau lebih rendah lagi, dan lebar jalur responsif yang tinggi hanya beberapa ratus MHz. Ini bukan isu teknikal dengan pengilang – lebar jalur dan responsif secara semula jadi bercanggah dalam fizik, dan anda tidak boleh mempunyai kedua-duanya.
Lebar jalur dan daya tindak balas merupakan percanggahan fizikal yang wujud, yang berakar umbi dalam parameter kritikal ketebalan lapisan penyerapan. Meningkatkan ketebalan lapisan penyerapan boleh meningkatkan kecekapan kuantum (dengan itu meningkatkan daya tindak balas), tetapi ia akan memanjangkan masa transit pembawa cas (dengan itu mengurangkan lebar jalur); Begitu juga sebaliknya. Oleh itu, dalam reka bentuk fotopengesan PIN standard, kedua-duanya tidak boleh dicapai secara serentak dan kompromi mesti dibuat.
Pelan kejayaan industri:
Artikel ini memperkenalkan tiga penyelesaian teknologi canggih yang bertujuan untuk memecahkan percanggahan ini:
Pengesan jenis pandu gelombang (WGPD): Memisahkan arah perambatan cahaya daripada arah hanyutan pembawa cas, dan boleh mencapai lebar jalur yang tinggi (>40 GHz) dan responsiviti yang tinggi (>0.9 A/W) secara serentak, tetapi prosesnya kompleks dan kosnya tinggi.
Fotopengesan Pengangkutan Pembawa Searah (UTC-PD): Hanya menggunakan elektron berkelajuan tinggi untuk hanyutan, menghapuskan had masa transit lubang berkelajuan rendah, ia boleh mencapai lebar jalur yang sangat tinggi (>100 GHz) dan biasanya digunakan dalam komunikasi berkelajuan tinggi dan medan terahertz.
Fotodetektor dipertingkat rongga resonan (RCE): Menggunakan rongga resonan optik untuk meningkatkan penyerapan cahaya dalam lapisan penyerapan nipis, ia dapat meningkatkan kecekapan kuantum sambil mengekalkan lebar jalur yang tinggi, tetapi lebar jalur operasi (julat spektrum) sangat sempit.
Cadangan untuk pemilihan projek:
Jelaskan keutamaan keperluan: Pertama, tentukan keperluan lebar jalur minimum untuk fotopengesan berdasarkan lebar jalur isyarat sistem (dengan margin 3 kali ganda), dan kemudian pilih model dengan daya tindak balas tertinggi di bawah keadaan ini.
Beri perhatian kepada penunjuk aras sistem: Semasa menilai fotodetektor, perhatian harus diberikan kepada kuasa setara hingar (NEP) dan kepekaan sistem, bukan hanya keresponsifan, kerana keresponsifan yang tinggi mungkin disertai dengan hingar yang tinggi.
PertimbangkanPengesan foto APDdalam senario kuasa rendah: Apabila kuasa cahaya datang sangat rendah (seperti <-30 dBm), gandaan dalaman fotodiod runtuhan salji (pengesan foto APD) boleh digunakan untuk mengimbangi kekurangan tindak balas, tetapi perhatian harus diberikan kepada hingar berlebihannya.
Memilih WGPD dengan keperluan tinggi dan bajet yang tinggi: Apabila sistem memerlukan lebar jalur yang tinggi (>20 GHz) dan responsiviti yang tinggi (>0.8 A/W), pengesan PIN standard tidak dapat memenuhi keperluan dan pengesan jenis pandu gelombang (WGPD) harus dipertimbangkan secara langsung.
Kesimpulan:
Pertukaran responsiviti lebar jalur standardPengesan foto PINmerupakan batasan fizikal yang wujud. Untuk benar-benar menembusinya, inovasi diperlukan dalam struktur peranti untuk memisahkan laluan penyerapan cahaya daripada laluan transit pembawa secara fizikal. Penyelesaian mewah mempunyai prestasi yang sangat baik tetapi kosnya tinggi, jadi dalam amalan kejuruteraan, masih perlu membuat kompromi antara senario aplikasi tertentu, keperluan prestasi dan bajet.