Fotodiodo Avalanche: Vantagens e Desvantagens
Os fotodiodos Avalanche são usados em aplicações onde é necessária uma detecção de luz muito sensível.
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Tutorial de Fotodiodos Inclui:
Tecnologia de Fotodiodos | Fotodiodos PN e PIN | Fotodiodo de Avalanche | Fotodiodo Schottky | Estruturas de Fotodiodos | Teoria de Fotodiodos
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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Os fotodiodos Avalanche podem ser usados em várias aplicações para fornecer desempenho que outros tipos de fotodiodos não podem atingir.
Como o nome indica, o fotodiodo de avalanche usa o processo de avalanche para fornecer desempenho adicional, embora o processo de avalanche tenha algumas desvantagens.
Tendo em vista as vantagens e desvantagens, os fotodiodos de avalanche são usados em uma série de aplicações de nicho onde suas características permitem que eles forneçam a sensibilidade adicional que pode ser necessária.
Noções básicas de fotodiodo de avalanche
O fotodiodo de avalanche possui uma estrutura semelhante à do fotodiodo PN ou PIN. Uma estrutura de diodo de avalanche semelhante à de um fotodiodo Schottky também pode ser usada, mas o uso dessa versão é muito menos comum.
A principal diferença do fotodiodo de avalanche para outras formas de fotodiodo é que ele opera sob uma condição de alta polarização reversa. Isso permite a multiplicação em avalanche de buracos e elétrons criados pelo impacto de fótons/luz.
À medida que um fóton entra na região de depleção e cria um par de elétrons vazios, esses portadores de carga serão afastados um do outro pelo campo elétrico muito alto. Sua velocidade aumentará a tal ponto que, quando colidirem com a rede, criarão mais pares de elétrons vazios e o processo se repetirá.
A ação de avalanche permite que o ganho do diodo seja aumentado muitas vezes, proporcionando um nível de sensibilidade muito maior.
Condições do circuito do fotodiodo de avalanche
Os fotodiodos de avalanche requerem uma alta polarização reversa para sua operação. Para silício, isso normalmente será entre 100 e 200 volts. Com esse nível de polarização reversa, eles veem um efeito de ganho de corrente de cerca de 100 como resultado do efeito de avalanche.
Alguns diodos que utilizam processos de fabricação especializados permitem tensões de polarização muito mais altas de até 1500 volts. Como se descobriu que os níveis de ganho aumentam quando tensões mais altas são aplicadas, o ganho desses diodos de avalanche pode subir para a ordem de 1000. Isso pode fornecer uma vantagem distinta onde a sensibilidade é de suma importância, mas isso obviamente ocorre às custas de todos os circuitos adicionais e recursos de segurança necessários para tensões muito altas.
Vantagens e desvantagens do fotodiodo de avalanche
Os fotodiodos Avalanche possuem uma série de vantagens e desvantagens. Estes podem ser considerados na seleção de um dispositivo fotodetector adequado.
Vantagens do fotodiodo de avalanche
- Alto nível de sensibilidade como resultado do ganho de avalanche
Desvantagens do fotodiodo de avalanche:
- Pode ser necessária uma tensão operacional muito maior.
- O fotodiodo Avalanche produz um nível de ruído muito mais alto do que um fotodiodo PN
- Processo de avalanche significa que a saída não é linear
Os fotodiodos de avalanche não são tão amplamente usados quanto seus equivalentes PIN. Eles são usados principalmente onde o nível de ganho é de suma importância, porque as altas tensões necessárias, combinadas com uma confiabilidade mais baixa, significam que eles são frequentemente menos convenientes de usar.
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