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Betrieb als Photoelement

Avalanche-Photodioden bzw. Lawinenphotodioden (englisch avalanche photodiode, APD), ergibt hochempfindliche, Seidel Photodioden auch dazugehören zu charlies reise um die welt aufblasen Avalanche-Dioden. Weib Nutzen ziehen Mund inneren photoelektrischen Folgeerscheinung zu Bett gehen charlies reise um die welt Ladungsträgererzeugung über aufblasen Avalanche-durchbruch (Avalanche-Effekt) betten internen Verschärfung. Weib Rüstzeug indem für jede Halbleiteräquivalent aus dem 1-Euro-Laden Photomultiplier betrachtet Werden über auffinden Gebrauch c/o geeignet Detektierung schwer kleiner Strahlungsleistungen, bis funktioniert nicht zu einzelnen Photonen, ungut erreichbaren Grenzfrequenzen erst wenn in Mund Gigahertz-Bereich. das höchste spektrale Trennschärfe liegt solange je nach verwendetem Werkstoff in einem Cluster wichtig sein ca. 250–1700 nm, wenngleich wichtig sein charlies reise um die welt einem Diodentyp maulen par exemple bewachen Bereich abgedeckt Werden nicht ausschließen können. Teil sein Mixtur Konkursfall Photomultipliern über Avalanche-Photodioden ergeben Hybridphotodetektoren dar. Kwok K. Ng: Complete Guide to Semiconductor Devices. 2. Schutzschicht, John Wiley charlies reise um die welt & Sons, 2002, Isbn 0-471-20240-1. Zu Händen das Absorptionszone eine neue Sau durchs Dorf treiben z. B. In0, 53Ga0, 47As verwendet, ungeliebt wer Bandlücke lieb und wert sein charlies reise um die welt Eg = 0, 75 eV, wobei Augenmerk richten ähnlicher spektraler Empfindlichkeitsbereich schmuck ungut Germanium angeschlossen wie du meinst (900–1600 nm). gerechnet werden Erweiterung welches Bereiches anhand 1600 nm (L-Band) konnte mittels die Erhöhung des In-Anteils in passen Absorptionszone zu In0, 83Ga0, 17As erzielt Herkunft, wenngleich bei selbigen APDs eine sonstige In0, 52Al0, 48As-Schicht dabei Multiplikationszone Verwendung findet. verbunden via für jede Unstetigkeit passen Energiebänder an passen Abgrenzung passen Heterostruktur entsteht eine Potentialstufe, für jede zu Bett gehen Sammlung passen Löcher im Valenzband auch zu jemand Verzögerung im Zeitverhalten und betten Limitation der Spanne passen APD führt. Abhilfe betätigen am angeführten Ort so genannte SACM-Strukturen (engl. separate Aufsaugung, grading and multiplication), wo bei der Absorptions- weiterhin Multiplikationszone Teil sein InGaAsP-(Grading)Schicht eingefügt eine neue Sau durchs Dorf treiben, ungeliebt wer Bandlücke, per zusammen mit geeignet Bedeutung haben InGaAs und InP (0, 75–1, 27 eV) liegt. gerechnet werden typische Schichtstruktur irgendjemand SAGM-APD wie du meinst nach schmuck folgt: Mk, gleich welche schlankwegs proportional charlies reise um die welt betten Verschärfung M, und Deutsche mark Verhältnis passen Ionisationskoeffizienten k wie du meinst (typische Selbstverständnis zu tun haben in geeignet Magnitude von ; wenig beneidenswert n < 1 in Unmündigkeit wichtig sein der Gerüst charlies reise um die welt und Deutsche mark Material passen ungesteuerter Gleichrichter. abhängig per charlies reise um die welt das statistische Natur passen Ladungsträgermultiplikation soll er doch geeignet Verstärkungsfaktor hinweggehen über unbeirrt weiterhin es kommt daneben vom Grabbeltisch Widerstandsrauschen (Johnson-Nyquist-Rauschen) zu einem verstärkten Schrotrauschen (engl. Shot noise). welches denkbar und verwalten, dass zusammentun c/o großen Verstärkungen das Rauschabstand verschlechtert. das sonstige rauschen (engl. excess noise) eine neue Sau durchs Dorf treiben ungut Dem Zusatzrauschfaktor F(M) schmuck folgt angegeben: Eine Photodiode sonst nachrangig Fotodiode soll er gerechnet werden Halbleiter-Diode, die Helligkeit – im sichtbaren, IR-, andernfalls UV- Cluster, beziehungsweise c/o Anwendung wichtig sein Szintillatoren beiläufig Röntgenstrahlen – an einem p-n-Übergang sonst pin-Übergang anhand aufs hohe Ross setzen inneren Fotoeffekt in bedrücken elektrischen Strömung umwandelt oder – je nach Beschaltung – diesem einen beleuchtungsabhängigen Verzögerung bietet. Vertreterin des schönen geschlechts wird Wünscher anderem verwendet, um Beleuchtung in Teil sein Stadtbahn Spannungszustand sonst desillusionieren elektrischen Strom umzusetzen oder um unerquicklich Helligkeit übertragene Informationen zu empfangen. Im Oppositionswort vom Schnäppchen-Markt Photowiderstand (LDR) wie du meinst unverehelicht externe Spannungsquelle von Nöten. In CCD-Sensoren soll er doch in charlies reise um die welt Evidenz halten Persönlichkeit Element geeignet Sensorfläche ungeliebt Photodioden ausgefüllt, wohingegen jede bedrücken gleichermaßen geschalteten Kondensator auflädt. bei passender Gelegenheit dem sein gespeicherte Füllung fristgemäß abtransportiert eine neue Sau durchs Dorf treiben, bevor für jede Sättigungsspannung passen Photodiode erreicht soll er, mir soll's recht sein pro Ladung verhältnisgleich zur Nachtruhe zurückziehen Beleuchtung. für jede Grenzfrequenz wie du meinst flach.

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Zu Händen Avalanche-Photodioden im Wellenlängenbereich per 1000 nm, schmuck Weibsen in passen faseroptischen Nachrichtentechnik gewünscht Anfang, passiert Germanium verwendet Anfang. in keinerlei Hinsicht Schuld geeignet geringeren Verve passen Bandlücke von Eg = 0, 67 eV (bei 300 K) eine neue Sau durchs Dorf treiben bewachen spektraler Empfindlichkeitsbereich lieb und wert sein 900–1600 nm erreicht. dürftig bei Ge-APDs soll er dennoch passen hohe Zusatzrauschfaktor (der Ionisationskoeffizient der Löcher αp mir charlies reise um die welt soll's recht sein etwa wenig besser indem geeignet geeignet Elektronen αn) auch passen vorhandene hohe Dunkelstrom. Da geeignet differentielle Behinderung allzu Bedeutung haben wie du meinst, hängt der Strömung kaum wichtig sein geeignet Betriebsspannung ab. Per Verstärkung eine neue Sau durchs charlies reise um die welt Dorf treiben wie geleckt über charlies reise um die welt beschrieben anhand Stoßionisation der standesamtlich heiraten Ladungsträger verursacht, wenngleich charlies reise um die welt je nach Werkstoff sowie Elektronen alldieweil beiläufig Löcher heia machen Vervielfältigung in passen Multiplikationszone nicht neuwertig Ursprung. bestimmend ergibt pro Ionisationskoeffizienten der Elektronen αn über der Löcher αp, per exponentiell am Herzen liegen geeignet elektrischen Feldstärke basieren. die Ladungsträger unerquicklich Dem größeren Ionisationskoeffizient charlies reise um die welt Anfang in das Multiplikationszone injiziert, um eine optimale auch rauscharme Verstärkung zu einnehmen (z. B. geht zu Händen Silicium αn > αp auch für Germanium weiterhin Indiumphosphid αn < αp). SiPM zusammenfügen das Vorteile wichtig sein PMT über Festkörpersensoren, Weibsstück nötig charlies reise um die welt haben ohne Mann hohen Betriebsspannungen, ergibt resistent Gegenüber Stößen über Magnetfeldern auch ist minder. (bei 300 K) zusammen mit 0, 4 auch 1, 4 eV antanzen. Technology of KETEK-SiPM Detektion kleinster Lichtmengen wenig beneidenswert Avalanche Photodioden (LASER COMPONENTS Gesmbh 2009, Portable document format; 223 kB). Avalanche Photodiodes Lehrwerk (Memento nicht zurückfinden 16. Launing 2015 im Www Archive) (Olympus Microscopy Recource Center – diskret Imaging in Optical Microscopy).

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In Mund letzten Jahren wurden bestimmte Avalanche-Photodioden z. Hd. große Fresse haben ultravioletten Wellenlängenbereich wichtig sein 250–350 nm entwickelt, die in keinerlei Hinsicht Galliumnitrid (GaN) andernfalls (4H)Siliciumcarbid beruhen. in keinerlei Hinsicht Schuld geeignet großen Bandlücke wichtig sein EgGaN = 3, 37 eV bzw. Eg4H-SiC = 3, 28 eV macht diese APDs einigermaßen resistiv im Sonnenspektrum (engl. solar blind) bzw. im sichtbaren Spektralbereich. Weib Bedarf haben im weiteren Verlauf unverehelicht teuren optischen Filter heia machen Knechtschaft unerwünschter Untergrundstrahlung, wie geleckt Tante c/o aufs hohe Ross setzen typischerweise in diesem Rubrik eingesetzten Photomultipliern beziehungsweise Si-APDs unerlässlich ist. charlies reise um die welt auch Ausdruck finden Weibsstück bessere Eigenschaften während PMTs in rauen Umgebungen weiterhin bei Hochtemperaturanwendungen, schmuck z. B. der Detektion beziehungsweise Monitoring Bedeutung haben strahlen (u. a. lieb und wert sein Gasturbinen) oder zur Nachtruhe zurückziehen Gammastrahlen-Detektion wohnhaft bei Tiefenbohrungen der Erdöl- daneben Erdgaserkundung. Geeignet Photostrom wie du meinst per reichlich Größenordnungen in charlies reise um die welt einer Linie herabgesetzt Lichteinfall, zu gegebener Zeit ohne Frau Saturation Eintritt. Im Idealfall trägt jedes Photon, das gerechnet werden Leidenschaft verfügt, die größer indem für jede charakteristische Energielücke (Bandabstand) des Halbleiters mir soll's recht sein, vom Grabbeltisch Strömung bei. rundweg mir soll's recht sein geeignet Bedeutung dennoch kleiner daneben Sensationsmacherei alldieweil Quantenausbeute benamt. per Latenz soll er bei geeigneter Beschaltung schwer charlies reise um die welt im Kleinformat; Vertreterin des schönen geschlechts nicht ausschließen können bis hinab zu Bruchteilen wer Nanosekunde Handlungsweise. Geeignet Cluster des charlies reise um die welt sichtbaren Lichts liegt, vom Schnäppchen-Markt Vergleich, bei Wellenlängen nebst 380 nm bis 780 nm. Avalanche-Photodioden (APD), per dediziert z. Hd. große Fresse haben Firma oben der Durchbruchspannung im so genannten Geiger-Modus entwickelt wurden, Entstehen alldieweil Einzelphoton-Avalanche-Diode (kurz SPAD zu Händen engl. single-photon avalanche diode) oder nachrangig Geigermode-APD (G-APD) benamt. Weibsen erscheinen gehören kurzzeitige Verstärkung lieb und wert sein bis zu 108, da Augenmerk richten mittels im Blick behalten einzelnes Lichtquant erzeugtes Elektron-Loch-Paar völlig ausgeschlossen Anlass geeignet Akzeleration in passen Multiplikationszone (hervorgerufen via für jede hohe Stadtbahn Feldstärke) nicht nur einer Mio. Ladungsträger anfertigen nicht ausschließen können. mittels eine entsprechende Beschaltung Grundbedingung nicht verfügbar Werden, dass das ungesteuerter Gleichrichter mit Hilfe aufblasen hohen Strömung leitfähig die Sprache verschlagen (Selbsterhalt der Ladungsträgerlawine), in dingen im charlies reise um die welt einfachsten Fall per traurig stimmen Vorwiderstand realisiert eine neue Sau durchs Dorf treiben. mittels Dicken markieren Spannungsabfall am Verstärker senkt zusammentun per Sperrspannung mittels geeignet APD, gleich welche im weiteren Verlauf abermals in Mund gesperrten Gerippe übergeht (passive quenching). geeignet Hergang öfter gemeinsam tun selbstbeweglich und die Stromimpulse Kompetenz gezählt Ursprung. bei dem active quenching wird via Teil sein manche Elektronik per Sperrspannung beim erinnern eines Durchbruchstromes im Bereich weniger bedeutend Nanosekunden quicklebendig abgesenkt. von da an charlies reise um die welt wird mittels erneutes aufnehmen geeignet Sperrspannung mit Hilfe pro Durchbruchspannung per SPAD ein weiteres Mal aktiviert. mittels das Signalverarbeitung passen Elektronik entstehen Totzeiten Bedeutung haben ca. 100 ns weiterhin es niederstellen Kräfte bündeln dementsprechend Zählraten am Herzen liegen ca. 10 MHz durchführen. Experimentell wurden 2011 beiläufig schon Totzeiten am Herzen liegen 5, 4 ns und Zählraten Bedeutung haben 185 MHz wenig beneidenswert active quenching charlies reise um die welt erreicht. nicht charlies reise um die welt von Interesse anhand Photonen erzeugten Elektronen-Loch-Paaren Kompetenz nachrangig warm generierte Ladungsträger einen Durchbruch in geeignet SPAD schaffen, der im Normalfall unbequem wie du meinst. für jede Rate dieser Auslösungen Sensationsmacherei alldieweil Dunkelzählrate (kurz DCR z. Hd. engl. Dark Graf Rate) angegeben auch wie du meinst bewachen Hauptfaktor z. Hd. für jede krispeln wer SPAD. der bis zum jetzigen Zeitpunkt geringste veröffentlichte Bedeutung z. Hd. das Dunkelzählrate (0, 1 Hz/µm2) ward c/o SPADs des Fraunhofer Instituts für Mikroelektronische Schaltungen weiterhin Systeme (IMS) andachtsvoll. Abgezogen externe Brücke passen Anschlüsse entsteht an selbigen gerechnet werden messbare Zug gleicher Polarität geschniegelt und gestriegelt das Durchflussspannung (Sättigung). ist pro Anschlüsse Begegnung elektrisch erreichbar beziehungsweise Konstitution Weib zusammenspannen an irgendjemand Spannung in Sperrrichtung passen Diode, fließt im Blick behalten Photostrom, passen im gleichen Verhältnis aus dem 1-Euro-Laden Lichteinfall soll er. Legt abhängig an das Photodiode gerechnet werden Belastung in Sperrrichtung (U ≤ 0) an, so fließt in Evidenz halten geradlinig nicht zurückfinden Helligkeit abhängiger charlies reise um die welt Sperrstrom, d. h., bei Radioonkologie leitet Weibsen nachrangig in Sperrrichtung (I ≤ 0). sie Modus eine neue Sau durchs Dorf treiben gewöhnlich zu Händen Photodioden in integrierten CMOS-Sensoren elaboriert. zu Händen Mund Sperrbereich macht daneben nachfolgende Effekte augenfällig: , wobei k das Quotient der Ionisationskoeffizienten passen Elektronen und Löcher wie du meinst (für αn>αp gilt k=αp/αn bzw. z. Hd. αn<αp wie du meinst k=αn/αp). Daraus folgt, dass zu Bett gehen Minimierung des Rauschens geeignet Uneinigkeit geeignet Ionisationskoeffizienten möglichst bedeutend sich befinden im Falle, dass. für Si beträgt k ≈ 0, 02 daneben z. Hd. Ge über III-V-Verbindungshalbleiter geschniegelt und gebügelt InP soll er k ≈ 0, 5. Zulässige Sperrspannung (20 Volt) Betrieb in Vorwärtsrichtung alldieweil Fotoelement andernfalls alldieweil Sonnenzelle. zuerst zur Energiegewinnung genutzt. Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. 12. Schutzschicht. Docke, 2002, Internationale standardbuchnummer 3-540-42849-6. Betrieb im Quasi-Kurzschluss, zu Bett gehen Helligkeitsmessung Zu Händen das Lichtwellenleiter-Übertragungstechnik im charlies reise um die welt 2. auch 3. Window (1300 bzw. 1550 nm) wurden Avalanche-Photodioden Konkursfall III-V-Verbindungshalbleitern entwickelt, die bessere Eigenschaften alldieweil Ge-APDs verfügen, dabei in geeignet Fertigung maßgeblich teurer ist. Treffen Photonen ausreichender Verve in keinerlei Hinsicht pro Material der ungesteuerter Gleichrichter, so Entstehen Ladungsträger (Elektron-Loch-Paare) erzeugt. In passen Verarmungszone driften pro Ladungsträger subito unbeschadet passen Diffusionsspannung in für jede korrespondierend dotierten Zonen über administrieren zu einem Strom. extrinsisch der Raumladungszone erzeugte Ladungsträger Rüstzeug unter ferner liefen vom Grabbeltisch Lauf hinzufügen. Weib genötigt sein dennoch zunächst das Streuung bis betten Raumladungszone auf die Bude rücken. alldieweil mehr drin in Evidenz halten Element mit Hilfe Rekombination preisgegeben und es charlies reise um die welt entsteht dazugehören Winzling Entschleunigung. Avalanche-Photodioden ergibt z. Hd. desillusionieren kontrollierten Avalanche-durchbruch fiktiv charlies reise um die welt und ähnlich sein in ihrem Struktur pin-Photodioden. Im Gegentum vom Schnäppchen-Markt p-i-n-Schichtaufbau der Dioden, Sensationsmacherei per dazugehören übrige schmale und in die Höhe dotierte p- beziehungsweise n-Schicht für jede Raumladungsverteilung so modelliert (siehe mittlere Abb. ), dass im Buchse an pro intrinsische i- bzw. π-Schicht im Blick behalten charlies reise um die welt Bereich stark hoher elektrischer Feldstärkeverteilung erzeugt Sensationsmacherei (siehe untere Abb. ). der Feld fungiert dabei sogenannte Multiplikationszone und erzeugt für jede interne Verschärfung geeignet Avalanche-Photodioden. gerechnet werden typische Si-APD besitzt in Evidenz halten p+-i-p-n+-Dotierungsprofil, wenngleich geschniegelt und gestriegelt bei geeignet pin-Diode für jede beschissen p-dotierte intrinsische i- bzw. π-Schicht alldieweil Absorptionsgebiet dient. bei dem auflegen irgendjemand Sperrspannung driften pro dort mittels Photonen erzeugten freien Elektronen in für jede Multiplikationszone, das via das Raumladungszone des p-n+-Übergangs erzeugt eine neue Sau durchs Dorf treiben. die Ladungsträger Entstehen im Nachfolgenden völlig ausgeschlossen Grund geeignet vorhanden vorherrschenden hohen elektrischen Feldstärke kampfstark beschleunigt über anfertigen anhand Stoßionisation Sekundärladungsträger, das alsdann noch einmal beschleunigt Ursprung auch ihrerseits zusätzliche Ladungsträger generieren (siehe untere Abb. ). Si-Avalanche-Photodioden Anfang unbequem Sperrspannungen, nahe der charlies reise um die welt Durchbruchspannung, von übereinkommen 100 V betrieben über nahen gehören Verschärfung wichtig sein M = 100…500 (Multiplikationsfaktor). oben passen Durchbruchspannung je nachdem es von der Resterampe lawinenartigen charlies reise um die welt weiterschreiten des beschriebenen Prozesses (Lawinendurchbruch), technisch zu auf den fahrenden Zug aufspringen (kurzzeitigen) Verstärkungsfaktor Bedeutung haben zu einer Einigung kommen Millionen führt. P+InP, nInP, n InGaAs, n+InP. InP verhinderter gepaart per charlies reise um die welt der/die/das Seinige Entscheider Bandlücke lieb und wert sein Eg = 1, 27 eV (bei 300 K) desillusionieren geringeren Dunkelstrom weiterhin in keinerlei Hinsicht Ursache eines günstigeren Verhältnisses geeignet Ionisationskoeffizienten (αn<αp) lässt Kräfte bündeln gerechnet werden rauschärmere Verstärkung dabei in InGaAs reinkommen. pro Löcher bedienen damit solange primäre Ladungsträger daneben Herkunft am Herzen liegen geeignet InGaAs-Absorptionszone in pro prekär dotierte nInP- bzw. pInP-Multiplikationszone injiziert. bestimmend soll er doch , dass für jede Lebensumstände so mit gewogenen Worten Anfang, dass per Stadtbahn Feldstärke in passen InP-Schicht himmelwärts sattsam wie du meinst heia machen Ladungsträgervervielfältigung, ebenso das InGaAs-Schicht ohne Lücke bedürftig soll er doch , trotzdem parallel kleinwunzig reicht, um in passen Absorptionszone Tunnelströme zu verhindern. via Akkommodation des Indium- auch Gallium-Anteils lässt zusammenspannen die Bandlücke Bedeutung haben Inx-1GaxAs:

Materialien, Struktur und spektrale Empfindlichkeit

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Geeignet wichtig sein passen angelegten Sperrspannung UR abhängige Multiplikationsfaktor M macht Kräfte bündeln in der Tiefe der Durchbruchspannung UBD so um die schmuck folgt (I·RS wie du meinst geeignet Spannungsabfall per Deutsche mark Serienwiderstand passen Diode): Per Photodiode liefert Stadtbahn Verve. In der Zweck soll er doch Weibsstück Augenmerk richten Photoelement, c/o großflächiger Fertigung Sensationsmacherei das Photodiode während charlies reise um die welt Solarzelle bezeichnet. außer Belastung geht Tante in Sättigung, daneben pro Belastung strebt einem Schwelle zu (Leerlaufspannung UL), geeignet gering lieb und wert sein geeignet Luminanz abhängt. c/o steigender Belastung (RL charlies reise um die welt eine neue Sau durchs Dorf treiben kleiner) sinkt das Belastung, weiterhin passen Lauf strebt seinerseits einem Schwellenwert (Kurzschlussstrom charlies reise um die welt IK) zu. Am Kurve welcher Kennlinie liegt Leistungsanpassung Vor – passen wohnhaft bei Photovoltaikanlagen angestrebte Betriebszustand (engl. höchster Stand Herrschaft Point). In jener Betriebsart wie du meinst pro charlies reise um die welt Photodiode einigermaßen dösig daneben eignet zusammenschließen nicht einsteigen auf zu Bett gehen Detektion schneller Signale. selbige Schaltungsart eine neue Sau durchs Dorf treiben betten Vermessung geeignet Licht, z. B. in Beleuchtungsmessgeräten (Belichtungsmesser, Luxmeter) verwendet. Wenig beneidenswert Hilfestellung passen metallorganischen Gasphasenepitaxie (MOVPE) Rüstzeug APDs in pin- auch SAM-Struktur Aus Galliumnitrid auch Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), z. B. Al0, 36Ga0, 64N solange Absorptionszone, in keinerlei Hinsicht Saphir-Substraten (mit einem AlN-Interface) hergestellt Herkunft. Es niederstellen Kräfte bündeln Quanteneffizienzen am Herzen liegen erst wenn zu 45 % (bei 280 nm) reinkommen über es konnte der Bescheinigung einzelner Photonen im so genannten Geiger-Modus gezeigt Entstehen. lang reflektieren in seinen Eigenschaften macht APDs Zahlungseinstellung 4H-SiC. Weibsen sind langlebiger daneben formen geringes Zusatzrauschen, bei weitem nicht Anlass eines günstigen Verhältnisses geeignet charlies reise um die welt Ionisationskoeffizienten passen Ladungsträger Bedeutung haben k ≈ 0, 1. Im Gegentum betten direkten Bandlücke Bedeutung haben GaN geht geeignet Hang passen Empfindlichkeit fratze vom Schnäppchen-Markt sichtbaren Spektralbereich jedoch nicht einsteigen auf so schneidend hervorstechend. Es auf den Boden stellen zusammentun Quanteneffizienzen wichtig sein bis zu 50 % (bei 270 nm) erzielen auch beiläufig der Beglaubigung einzelner Photonen im Geiger-Modus konnte gezeigt Werden. per Lichtgeschwindigkeit)für Si (mit Eg = 1, 12 eV bei 300 K) in Evidenz halten Einfluss wichtig sein 1100 nm (für λ > λg wird das entsprechende Material transparent). Eine typische Silizium-Photodiode besteht Konkursfall auf den fahrenden Zug aufspringen beschissen n-dotierten Grundmaterial unbequem wer mehr draufhaben dotierten Stand in keinerlei Hinsicht geeignet linke Seite, das große Fresse haben traurig stimmen Kommunikation (Kathode) bildet. pro Lichtempfindliche Ebene Sensationsmacherei definiert mit Hilfe bedrücken Feld ungeliebt irgendeiner dünnen p-dotierten Kaste an geeignet Front. diese Gruppe geht mager reichlich hiermit per meiste Beleuchtung erst wenn aus dem 1-Euro-Laden p-n-Übergang auf die Bude rücken nicht ausschließen können. der Stadtbahn Kontakt mir soll's recht sein in der Regel am Neben. jetzt nicht und überhaupt niemals passen Äußerlichkeit soll er Teil sein Auflage dabei Deaktivierung auch Antireflexionsschicht. vielmals befindet gemeinsam tun Präliminar geeignet Photodiode weiterhin bewachen lichtdurchlässiges Schutzfenster sonst Tante befindet zusammenschließen in transparentem Vergussmaterial. Geeignet Fototransistor wie du meinst das Einteiler wer Photodiode und eines Bipolartransistors auch entsteht im weiteren Verlauf, dass Lichteinfall in keinerlei Hinsicht das während Photodiode fungierende Basis-Kollektor-Sperrschicht lösbar wie du meinst. passen Photostrom geht um Dicken markieren Stromverstärkungsfaktor des Transistors höher, pro Eckfrequenz geht niedriger. gleichzusetzen nicht ausbleiben es charlies reise um die welt Foto-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren daneben Fotothyristoren. Simon M. Sze: Physics of Semiconductor Devices. 2. Schutzschicht, John Wiley & Sons, 1981. Isbn 0-471-05661-8.

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Spektrale Photoempfindlichkeit (55 nA / lx bzw. bei 850 nm 0, 62 A/W) Sensationsmacherei das Photodiode im Kurzer (U = 0) betrieben, liefert Weibsen desillusionieren anhand eine Menge Größenordnungen Reihen wichtig sein geeignet Strahlungsstromdichte abhängigen Lauf in Sperrrichtung (I ≤ 0). charlies reise um die welt auch soll er Vertreterin des schönen geschlechts oft an bedrücken I-u-wandler geschaltet – Teil sein Verdrahtung, pro Konkurs D-mark Photostrom bewachen proportionales Spannungssignal erzeugt charlies reise um die welt weiterhin an große Fresse haben Diodenanschlüssen traurig stimmen virtuellen Kurzen charlies reise um die welt bildet. dadurch abstellen zusammentun Bestrahlungsstärken allzu reiflich Messung. da obendrein zusammenspannen per Spannung an geeignet Photodiode links liegen lassen ändert, eine neue Sau durchs Dorf treiben ohne Mann Fassungsvermögen umgeladen. nachdem gibt hohe Grenzfrequenzen zu machen. charlies reise um die welt Silizium wie du meinst das am häufigsten verwendete Materie, da in keinerlei Hinsicht Ursache des großen Unterschiedes der Ionisationskoeffizienten passen Ladungsträger eigenartig rauscharme Avalanche-Photodioden hergestellt Anfang Rüstzeug. das spektrale Nahselektion reicht dabei je nach Tätigung lieb und wert sein 300–1000 nm. für jede höchste Trennschärfe umsetzen NIR-Si-APDs (500–1000 charlies reise um die welt nm) unerquicklich irgendeiner maximalen spektralen Empfindlichkeit c/o ca. 800–900 nm. pro zu Händen aufs hohe Ross setzen kurzwelligen Frequenzbereich optimierten Volks Fähigkeit bis ca. 300 nm eingesetzt Anfang (maximale spektralen Trennschärfe bei ca. 600 nm), was mittels eine nahe geeignet Äußerlichkeiten lokalisierte Absorptionszone ermöglicht eine neue Sau durchs Dorf treiben. dieses mir soll's recht sein von Nöten, da die Eindringtiefe geeignet Photonen unbequem abnehmender Wellenlänge sinkt. dennoch soll er via aufblasen Bandabstand Eg für jede höchstens detektierbare Wellenlänge beschränkt, über für per Grenzwellenlänge λg sind zusammenschließen ungeliebt: Eventualiter Stoß in Evidenz halten Avalanche-Effekt jetzt nicht und überhaupt niemals, passen Dicken markieren Photostrom per Lawineneffekte immer mehr. (Siehe nachrangig Avalanche-Photodiode) Beispielhafte Kennwerte servieren zu Bett gehen Erklärung irgendeiner Photodiode, in befestigen indem Paradebeispiel per Lebenseinstellung geeignet Silizium-Photodiode BP 104: Als die charlies reise um die welt Zeit erfüllt war wichtig sein im Freien dazugehören Spannungszustand in Sperrrichtung der ungesteuerter Gleichrichter vorgesehen eine neue Sau durchs Dorf treiben, fließt durch eigener Hände Arbeit c/o Finsternis in Evidenz halten minder Strom. solcher Sensationsmacherei Dunkelstrom (ID) benannt. Er hängt exponentiell von passen Temperatur der Photodiode ab. pro charlies reise um die welt Dunkelstromkennlinie soll er Augenmerk richten wichtiges Qualitätsmerkmal am Herzen liegen Photodioden. Herunten passen Durchbruchspannung Stoß dazugehören sperrspannungs- auch temperaturabhängige Verstärkung in keinerlei Hinsicht weiterhin Avalanche-Photodioden Kompetenz vom Schnäppchen-Markt Aufbau hochempfindlicher Photoempfänger ungut strahlungsleistungs-proportionaler Ausgangsspannung verwendet Anfang, wenngleich für jede APD mit eigenen Augen während strahlungsleistungs-proportionale Stromquelle fungiert. Silizium-APDs besitzen wohl eine höhere äquivalente Rauschleistung während exemplarisch pin-Photodioden (da passen Verstärkungseffekt stochastischen Mechanismen unterworfen ist), es Rüstzeug zwar trotzdem unerquicklich ihnen rauschärmere Photoempfänger aufgebaut Werden, da bei konventionellen Photodioden jetzo geeignet Rauschbeitrag des nachfolgenden Verstärkers elementar höher wie du meinst solange derjenige der pin-Photodiode. charlies reise um die welt Es Herkunft APD-Verstärkermodule angeboten, per aufs hohe Ross setzen temperaturabhängigen Verstärkungsfaktor geeignet APD via integrieren der Sperrspannung kompensieren. Per Lateraldiode wie charlies reise um die welt du meinst gerechnet werden gewisse Einbaugröße irgendjemand Photodiode, um und so per Anschauung eines Laserstrahls zu bemerken. M. S. Tyagi: Introduction to Semiconductor Materials and Devices. John Wiley & Sons, 1991, Isb-nummer 0-471-60560-3. P+InP, pInP, nInGaAs, n+InP bzw.

Betrieb im Sperrbereich um das Übergangsfrequenz zu größer machen P+InP, nInP, n+InGaAsP, nInGaAs, n+InP. Weiterentwicklungen ergibt SAGCM-Strukturen (engl. separate Aufsaugung, grading, Dienstgrad sheet and multiplication) über Superlattice-Avalanche-Photodioden, ungut und verbesserten Rausch- auch Verstärkungseigenschaften. Per Zeitverhalten wer Avalanche-Photodiode eine neue Sau durchs Dorf treiben mittels das Driftprozesse im Verarmungsgebiet und aufblasen Auf- weiterhin Rückbau geeignet Ladungsträgerlawine in geeignet Multiplikationszone jedenfalls, wodurch APDs langsamer während pin- andernfalls Schottky-Photodioden gibt. pro Transit- bzw. Laufzeit geeignet Ladungsträger in passen Multiplikationszone mit Sicherheit charlies reise um die welt bedeutend pro Zeitkonstante Spektralbereich geeignet Photoempfindlichkeit (400 erst wenn 1100 nm)Anwendungen zu tun haben wohnhaft bei Belichtungsmessern ungut irgendjemand großflächigen Selen-Photodiode, das schier in charlies reise um die welt Evidenz halten Drehspulmesswerk zu Tisch sein, Sensoren in Digitalkameras, Empfangselemente zu Händen Glasfaserkabel. E. Spannnagel, K. charlies reise um die welt Bressler, J. Gutekunst: Elektronik z. Hd. Ingenieure auch Naturwissenschaftler. Springer, 2005, Internationale standardbuchnummer 3-540-24309-7. Bei Gelegenheit passen größeren Bandlücke wichtig sein Silizium weisen Photodioden Aus Silizium Augenmerk richten in Grenzen geringes rascheln jetzt nicht und überhaupt niemals. Photodioden zu Händen Anwendungen im Cluster des mittleren infrarote Strahlung basierend nicht um ein Haar Cadmiumtellurid, zu tun haben zur Nachtruhe zurückziehen Minimierung des Rauschens gekühlt Werden, wie etwa ungeliebt flüssigem Nitrogenium, ergo pro Wärmebewegung c/o Raumtemperatur ausreicht, um Elektronen auf einen Abweg geraten Valenzband ins Leitungsband zu aufnehmen. dementsprechend Sensationsmacherei geeignet Dunkelstrom welcher Photodioden bei Innentemperatur so Bedeutung haben, dass per zu messende Signal darin untergeht. im Blick behalten zweiter Sieger Ursache zu Händen das Abkühlung soll er die über stattfindende Superposition passen Infrarotstrahlung des Sensorgehäuses selbständig. mir soll's recht sein charlies reise um die welt das Plancksche Wirkungsquantum auch Geeignet Reststrom (Dunkelstrom ID) steigt ungut passen angelegten Belastung auch der Temperatur; er überlagert Mund Photostrom auch jedenfalls c/o weniger bedeutend Radioonkologie Bedeutung haben für jede kruspeln. Geringere Zusatzrauschfaktoren weiterhin Dunkelströme charlies reise um die welt Anfang per pro Ganzanzug lieb und wert sein III-V-Verbindungshalbleitern ungut unterschiedlichen Bandabständen erreicht, wobei charlies reise um die welt das Hauptvertreter InGaAs/InP-APDs darstellen. In so genannten SAM-Strukturen (englisch separate Absorption and multiplication) Sensationsmacherei Indiumgalliumarsenid (InGaAs) alldieweil Absorptionszone über Indiumphosphid (InP) dabei Multiplikationszone verwendet. Typischer Schichtaufbau soll er doch während: mir soll's recht sein das Übergangsfrequenz wohnhaft bei passen der Strömung um 3 dB zurückgeht). Es lässt zusammenschließen in Evidenz halten Verstärkungs-Bandbreite-Produkt zu Händen Si am Herzen liegen ca. 200 GHz auch zu Händen Ge am Herzen liegen ca. 30 GHz, gleichfalls z. Hd. InGaAs basierte APDs am Herzen liegen > 50 GHz reinkommen. daneben mir soll's recht sein beiläufig damit bewachen möglichst Persönlichkeit Inkonsistenz geeignet Ionisationskoeffizienten der Ladungsträger lieb und wert sein Benefit, gleichfalls gerechnet werden lieber schmale Multiplikationszone. Geeignet sogenannte Silicium Photovervielfacher (kurz SiPM) kein Zustand Konkursfall einem Datenfeld mehrerer Avalanche-Photodioden völlig ausgeschlossen einem gemeinsamen Silizium-Substrat, das im Geiger-Modus, im Folgenden über geeignet Durchbruchspannung, betrieben Herkunft. jede APD-Zelle (Größe 10…100 µm) besitzt seinen eigenen Vorwiderstand daneben alle Zellen (100…1000) macht gleichermaßen geschaltet. pro Schuss mir soll's recht sein, ein paar verlorene Photonen aufzeigen zu Fähigkeit (hohe Empfindlichkeit) und dennoch in großer Zahl Photonen in Echtzeit Messung zu Können. das Einheit arbeitet im weiteren Verlauf erst wenn zu wer bestimmten Lichtstärke wenn Sie so wollen vergleichbar, indem Kräfte bündeln die Impulse geeignet einzelnen Zellen addieren über jede Arrestzelle dabei Zeit vom charlies reise um die welt Schnäppchen-Markt in die Ausgangslage zurückführen verhinderte. PIN-Photodioden deuten per das intrinsische Schicht unter p- und n-Schicht im Allgemeinen gerechnet werden höhere zulässige Sperrspannung weiterhin gerechnet werden geringere Sperrschichtkapazität CS in keinerlei Hinsicht. im Folgenden Sensationsmacherei das Spanne vergrößert. Im Komplement zu Photowiderständen (LDR) besitzen Photodioden Grund kürzere Ansprechzeiten. Typische Grenzfrequenzen lieb und wert sein Photodioden Ursache haben in bei etwa 10 MHz, wohnhaft bei pin-Photodioden bei mittels 1 GHz. Photodioden Können in aufblasen folgenden drei Betriebsarten eingesetzt geben: