Il existe de nombreuses applications dans lesquelles la lumière est convertie en signaux électriques, y compris les systèmes de communication à fibre optique. Un composant qui peut le faire est la photodiode à avalanche (APD). Des particules appelées porteurs de charge pénètrent dans la diode et sont exposées à un champ électrique. Dans un processus appelé avalanche, les particules sont générées par des collisions, et une particule lumineuse appelée photon peut générer de nombreux électrons pour produire un courant électrique. Les récepteurs optiques comprennent généralement une photodiode à avalanche ainsi que des compteurs de photons et des télémètres utilisés dans les voitures, la construction et même la chasse.
Les photodiodes à avalanche sont généralement constituées de couches de silicone cristallin entre deux électrodes. Un champ électrique déclenche le processus lorsque la lumière pénètre dans la diode. Il existe différents types d’APD qui peuvent fonctionner en fonction de la longueur d’onde de la lumière qui les pénètre. Si elles sont en silicium, le domaine spectral est typiquement de 300 à 1,100 800 nanomètres, alors qu’une photodiode à avalanche en germanium est souvent adaptée pour des longueurs d’onde lumineuses de 1,600 à 900 1,700 nanomètres. Une autre version composée d’indium, de gallium et d’arsenic peut fonctionner avec des longueurs d’onde de XNUMX à XNUMX nanomètres.
Une photodiode à avalanche est souvent disponible dans une gamme de tailles. Les diodes plus grandes peuvent acquérir plus de lumière que les plus petites et éliminer le besoin d’autres composants optiques qui peuvent augmenter les dépenses. L’utilisation de variétés plus petites est bénéfique lorsque l’espace des tranches de semi-conducteurs est limité. Un APD est généralement mieux adapté lorsque l’intensité lumineuse est relativement faible, mais la détection des fréquences moyennes à élevées est nécessaire.
Des composants en silicium avec des charges électriques positives et négatives sont souvent utilisés dans une photodiode à avalanche. La configuration crée généralement une tension polarisée en inverse, qui fait référence à la tension comme étant plus élevée à une extrémité qu’à l’autre. La tension de claquage est la moindre quantité de courant qui peut déclencher la conduction de la diode. L’effet d’avalanche peut se poursuivre si les particules porteuses de charge accélèrent à des vitesses suffisamment élevées. La tension de polarisation inverse doit généralement être supérieure au claquage ; s’il est inférieur, le frottement peut ralentir les particules.
La capacité de transmission d’un système optique dépend souvent du type de photodiode à avalanche utilisée. Les systèmes de mesure de distance peuvent également en bénéficier, tels que les pistolets de vitesse de circulation pour les forces de l’ordre, ainsi que les télémètres utilisés par les chasseurs. Les photodiodes d’avalanche font souvent partie des capteurs laser que l’on trouve dans les systèmes de navigation portuaire, les équipements d’arpentage ou dans les machines qui doivent détecter la proximité des personnes et des équipements. Ils peuvent également faire partie des systèmes d’avertissement de danger pour les conducteurs d’automobiles.