![]() |
Главная Оптические магистрали [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [ 104 ] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] ЮОммм Намтант из П/Аа p*InGaAs(Zn п In GaAs ПоЗложна из A/*InP ![]() Тыльный нонтант Н Оптанты ![]() ЮОмнм, -----L InGaAi ZTSc буферный слой из Н *[п Р ПоВложна из NInP \250мнм ![]() \Эпонсиднан смола \\\ Падающий свет R ,А/Вт ![]() фовой области. Это относится, в частности, к кремниевым диодам для излучения в диапазоне 1,0 ... 1,1 мкм. При этом необходимо высокое напряжение смещения и слабое легирование 5гтepиaлa. Имеются два способа избежать необходимости использ01 ания обширного обедненного слоя; а) использовать тыльный контакт, который отражает прошедшее через диод излучение назад в область дрейфа; б) использовать боковое освещение, чтобы излучение распространялось параллельно переходу. Каждое из этих решений сопряжено с техноло1ическими трудностями. 12.5. ИМПУЛЬСНЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ р--л-ФОТОДИОДОВ 12.5.1. Характеристики фотодиода На рис 12.9 показана схема включения фотодиода, когда его выходной сигнал поступает на усилитель. Элементы Свх и образуют входной и.мпеданс усилителя. Изменяющаяся во времени падающая оптическая мощность Ф (t) вызывает изменяющийся ток /ф (t) и напряжение (О на входе усилителя. Типичная переходная характеристика при длительности оптического импульса 10 ... 20 не показана на рис. 12.10. Ее вид зависит от трех факторов: RC - постоянной времени диода и его нагрузки; переходного времени, которое определяется дрейфом носитепей через обедненный слой; задержкой, которая определяется диффузией носителей, рождакйци.гся снаружи обедненного слоя. Обсуднм каждый из этих факторов. ![]() Входная аптичесноя мощность, ![]() Время Рнс. 12.9. Схема включения фо тоднода Рис. 12.10. Типичная характеристика фотодиода Рис. 12.8. Примеры InGaAs гомопереходных фотодиодов малой плошадн при лицевом (а) и тыльном (б) освещении. [Из работы Т.-Р. Lee et al. InGaAs/InP pi-n photodiods for ligthtwave communications at the 0,95-1,65 fim wovelength.-IEEE J. Quantum Ets.. QE-17, 232-8, ©, 1981, IEEE.]; s - характеристики днода, показанного на рис. 12.8,6. И.5Л. Постоянная времени схемы Эквивалентная схема диода показана на рис. 12.3. Предполагаем, что ток диода поступает на нагрузку из R и Cg, которая представляет собой входной импеданс усилителя. Кроме того, распределенная паразитная емкость Cs и сопротивление смещения Rb также шунтируют выход диода. Тогда фотодиод и его нагрузка могут быть представлены схемой, показанной на рис. 12.11, а, которая в упрощенном виде показана на рис. 12.11, б. Здесь учтено, что /?5«/?вх (12.5.1) и объединены параллельно соединенные элементы. Обычно l/Rn и Gd много меньше, чем 1.7?вх. поэтому -+-+Gd-.-L-±- (12.5.2) C-=Cd -l-Cs-h Ce (12.5.3) При изменении фототока напряжение на нагрузке будет изменяться с запаздыванием, которое определяется постоянной времени RC. Если ф)Ототок меняется синусоидально с угловой частотой со 2я/, то напряжение определяется формулой (/) ф(Л Rli 1 + ftnfCR). (12.5.4) Для получения хорошей частотной характеристики нужно по возможности снизить С. Емкостная состаааяющая фотодиода обычно не Фтадиод Усилитель ![]() Рис. 12.11. Эквивалентная схема смещенного фотодиода и усилителя для приема слабого сигнала: а - полная схема; б - упрощенная схема, полученная в результате пренебрежения величиной R, н объединения параллельно соединенных элементов [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [ 104 ] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] 0.0013 |