1. Негізгі өнімділік параметрлері

1.1.Жауаптылық (R)

Жауаптылық - өндірілген фототоктың A/W түрінде көрсетілген оптикалық қуатқа қатынасы. Ол толқын ұзындығына, материал қасиеттеріне, кванттық тиімділікке және құрылғы құрылымына байланысты. InGaAs фотодиодтары әдетте 1310 нм және 1550 нм телекоммуникациялық жолақтарда жоғары жауапты қамтамасыз етеді, дегенмен нақты мән құрылғы дизайны мен жұмыс жағдайларына байланысты өзгереді. Жоғары сезімталдық берілген оптикалық кіріс үшін көбірек фототок шығарады, бұл басқа шу көздері салыстырмалы болған кезде анықтау сезімталдығын жақсартады.

1.2.Қараңғы ток (идентификатор)

Қараңғы ток – түскен жарық болмаған кезде фотодиод арқылы өтетін ағып кету ток. Ол бірнеше механизмдерден туындауы мүмкін, соның ішінде термиялық генерация-рекомбинация, тасымалдаушы диффузия, беттік ағып кету және құрылғы ақаулары. Қараңғы ток әдетте кері бағытта және температурада артады және детектор шуының деңгейіне ықпал етеді. Төмен қараңғы ток әсіресе аз жарықты анықтау және оптикалық қуатты дәлдікпен өлшеу үшін маңызды.

1.3.Қосылу сыйымдылығы (Cj) және өткізу қабілеттілігі

Түйісу сыйымдылығы - фотодиодтың қосылуымен байланысты сыйымдылық. Жүктеме кедергісімен бірге ол детектор өткізу қабілеттілігін шектейтін RC төмен жиілік реакциясын құра алады. Төменгі түйіспе сыйымдылығы әдетте жоғары өткізу қабілеттілігін қамтамасыз етеді, ал өткел сыйымдылығы әдетте кері ығысудың жоғарылауымен азаяды және белсенді аймақпен артады.

RC реакциясы өткізу қабілетінің басым шектеуі болған кезде, шамамен 3дБ өткізу қабілеттілігін келесідей бағалауға болады:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

Фотодиодтың нақты өткізу қабілеттілігі сонымен қатар тасымалдаушының өту уақытына, сериялық кедергіге, пакет паразиттеріне және оқу тізбегіне байланысты. Кішірек белсенді аумақтар және сәйкес кері бұрмалау өткізу қабілетінің жоғарылауына қол жеткізуге көмектеседі, бірақ оңтайлы дизайн детектор құрылымы мен қолданба талаптарына байланысты.

1.4.Белсенді аймақтың диаметрі

Белсенді аймақ фотодиодтың фотосезімтал аймағы болып табылады, әдетте оның диаметрімен белгіленеді. Үлкенірек белсенді аймақтар үлкенірек оптикалық сәулелерді орналастыра алады және бос кеңістік немесе дивергентті сәулелер үшін үлкен теңестіруге төзімділікті қамтамасыз ете алады, бірақ әдетте қосылыстардың сыйымдылығы жоғары және өткізу қабілеттілігі төмен болады. Кішірек белсенді аймақтар төмен сыйымдылықты және ықтимал жылдамырақ жауап береді, бірақ дәлірек оптикалық туралауды қажет етеді. Оңтайлы белсенді аймақ сәуленің өлшеміне, байланыстыру әдісіне, оптикалық қуатқа және өткізу қабілеттілігіне қойылатын талаптарға байланысты.

1.5.Спектрлік жауап диапазоны

Спектрлік жауап диапазоны фотодиод пайдалы фотожауап беретін толқын ұзындығын анықтайды. Қысқа толқын ұзындығының шегіне құрылғы құрылымындағы жұтылу және берілу әсер етеді, ал ұзын толқын ұзындығының кесіндісі бірінші кезекте жартылай өткізгіш диапазонымен анықталады. Стандартты InGaAs фотодиодтары әдетте құрылғы құрылымы мен материалдың құрамына байланысты шамамен 900 нм-ден 1700 нм-ге дейін жауап береді. Толқын ұзындығының ұзартылған InGaAs нұсқалары ұзартылған SWIR және спектроскопиялық қолданбалар үшін жауапты шамамен 2,6 мкм немесе одан да жоғары кеңейте алады.

1.6.Сызықтық

Фотодиодтың сызықтылығы түскен оптикалық қуат пен шығыс фототок арасындағы пропорционалды қатынасты білдіреді. Жақсы сызықтық оптикалық қуат өлшегіштері, оптикалық бақылау және сандық өлшеу қолданбалары үшін маңызды. PIN фотодиодтары белгіленген шарттарда жұмыс істегенде кең оптикалық қуат диапазонында жоғары сызықтық жауап бере алады. Жоғары оптикалық қуатта сызықтылықты сериялық кедергі, кернеудің төмендеуі, қанықтыру, кеңістік зарядының әсерлері және оқу тізбегі арқылы шектеуге болады. Төмен оптикалық қуатта өлшеу дәлдігіне қараңғы ток және жалпы детектор шуының деңгейі көбірек әсер етеді.

2. Типтік қолданбалар

2.1.Оптикалық қуатты өлшеу және бақылау

Фотодиодтар қолдық және үстелдік оптикалық қуат өлшегіштерінде, сондай-ақ байланыс және сынақ жабдықтарында орнатылған оптикалық қуатты бақылау модульдерінде кеңінен қолданылады. Оптикалық қуатты өлшеу үшін әдетте қолайлы белсенді аймақтары, жоғары жауап беру қабілеті, төмен қараңғы ток және жақсы сызықтылығы бар InGaAs фотодиодтары қолданылады. Үлкенірек белсенді аумақтар сәуленің орналасуына және туралау өзгерістеріне үлкен төзімділікті қамтамасыз ете алады, ал төмен қараңғы ток төмен оптикалық қуат деңгейлерінде өлшеу дәлдігін жақсартуға көмектеседі.

2.2.Талшықты-оптикалық байланыс қабылдағыштар

Оптикалық байланыс қабылдағыштарында фотодиодтар модуляцияланған оптикалық сигналдарды кейіннен өңдеу үшін электрлік сигналдарға түрлендіреді. PIN фотодиодтары жоғары жылдамдықты, сызықтықты және тиісті сезімталдықты қажет ететін жерлерде кеңінен қолданылады, ал APD қабылдағыштың жоғары сезімталдығын қажет ететін қолданбалар үшін ішкі кірісті қамтамасыз етеді. PIN және APD арасындағы таңдау сілтеме бюджетіне, деректер жылдамдығына, қабылдағыш архитектурасына және шығындар талаптарына байланысты.

2.3.Талшықты-оптикалық датчик

Бөлінген температураны анықтау (DTS), бөлінген акустикалық зондтау (DAS) және Brillouin оптикалық уақыттық домендік талдауды (BOTDA) қоса алғанда, үлестірілген талшықты-оптикалық зондтау жүйелері сезгіш талшықтан кері шашыраған немесе шағылысқан оптикалық сигналдарды өлшеу үшін фотодетекторларды пайдаланады. InGaAs фотодиодтары әдетте 1550 нм аймағында жұмыс істейтін жүйелер үшін пайдаланылады, сезімталдық, шу және арнайы зондтау техникасы мен жүйе архитектурасына сәйкес таңдалған өткізу қабілеттілігі.

2.4.Лазерлік қуатты бақылау және басқару

Фотодиодтар нақты уақыттағы лазерлік шығыс қуатын бақылау және кері байланысты басқару үшін кеңінен қолданылады. Көптеген көбелек және TO-CAN лазерлік пакеттері қуатты автоматты басқаруға (APC) мүмкіндік беретін лазер шығысының бір бөлігін таңдау үшін монитордың фотодиодын біріктіре алады. Сыртқы фотодиодтар сонымен қатар L-I-V сынау, оптикалық қуатты бақылау, толқын ұзындығын сканерлеу сипаттамасы және басқа лазерлік өлшеу қолданбалары үшін қолданылады. InGaAs фотодиодтары телекоммуникацияны бақылау және спектрлік жауап диапазонында жұмыс істейтін лазерлерді зондтау үшін өте қолайлы.

2.5.Жақын инфрақызыл спектроскопия және аналитикалық аспаптар

NIR спектроскопиялық жүйелері химиялық құрамын, ылғалдылығын және материал қасиеттерін талдау үшін үлгілер арқылы өтетін немесе олардан шағылған жарықты анықтау үшін фотодиодтарды пайдаланады. Жауабы 1700 нм-ге дейін созылатын InGaAs фотодиодтары судың, көмірсутектердің және басқа органикалық қосылыстардың маңызды NIR сіңіру ерекшеліктерін қамтиды. Төмен шу және жақсы сипатталған спектрлік жауап дәл сандық өлшемдер үшін маңызды.

2.6.Өндірістік және қоршаған ортаны анықтау

InGaAs фотодиодтары жақын инфрақызыл диапазонда жұмыс істейтін оптикалық зондтау жүйелерінде, соның ішінде NIR TDLAS газды анықтау, оптикалық позицияны зондтау және басқа өнеркәсіптік өлшеу қолданбаларында қолданылуы мүмкін. TDLAS жүйелерінде фотодиод газ ұяшығы арқылы тасымалданатын лазер сәулесін анықтайды, ал газ концентрациясын анықтау үшін мақсатты жұтылу толқын ұзындығындағы оптикалық қарқындылықтың өзгерістері талданады. Детектордың толқын ұзындығының реакциясы, шу өнімділігі және динамикалық диапазон арнайы зондтау архитектурасына сәйкес таңдалуы керек.