1. Funtsezko Errendimendu Parametroak

1.1.Erantzunkortasuna (R)

Erantzunkortasuna sortutako fotokorrontearen eta intzidentearen potentzia optikoaren arteko erlazioa da, A/W-tan adierazita. Uhin-luzeraren, materialaren propietateen, eraginkortasun kuantikoaren eta gailuaren egituraren araberakoa da. InGaAs fotodiodoek normalean erantzun handia ematen dute 1310nm eta 1550nm telekomunikazio-bandetan, nahiz eta balio zehatza gailuaren diseinuaren eta funtzionamendu-baldintzen arabera aldatzen den. Erantzunkortasun handiagoak fotokorronte gehiago sortzen du sarrera optiko jakin baterako, eta horrek detekzio-sentsibilitatea hobe dezake beste zarata-iturri batzuk konparagarriak direnean.

1.2.Korronte iluna (ID)

Korronte iluna fotodiodo batetik igarotzen den ihes-korrontea da, argi intzidenterik ezean. Hainbat mekanismoren ondorioz sor daiteke, besteak beste, sorkuntza-birkonbinazio termikoa, garraiolarien difusioa, gainazaleko ihesak eta gailuaren akatsak. Korronte iluna, oro har, alderantzizko polarizazioarekin eta tenperaturarekin handitzen da eta detektagailuaren zarata zoruari laguntzen dio. Korronte ilun baxua bereziki garrantzitsua da argi gutxiko detektatzeko eta potentzia optikoko zehaztasunez neurtzeko.

1.3.Junturaren kapazitatea (Cj) eta banda-zabalera

Konjuntzio kapazitantzia fotodiodoaren lotuneari lotutako kapazitatea da. Karga-erresistentziarekin batera, detektagailuaren banda-zabalera mugatzen duen RC pasabide baxuko erantzuna sor dezake. Lotura-kapazitate txikiagoak, oro har, banda-zabalera handiagoa ahalbidetzen du, eta juntura-kapazitantzia normalean alderantzizko alborapena handitzen denean gutxitzen da eta eremu aktiboarekin handitzen da.

RC erantzuna banda-zabaleraren muga nagusia denean, gutxi gorabehera 3dB-ko banda-zabalera honela kalkula daiteke:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

Benetako fotodiodoen banda-zabalera garraiolarien igarotze-denboraren, seriearen erresistentziaren, paketeen parasitoen eta irakurketa-zirkuituaren araberakoa da. Eremu aktibo txikiagoek eta alderantzizko alborapen egokiak banda zabalera handiagoa lortzen lagun dezakete, baina diseinu optimoa detektagailuaren egituraren eta aplikazioaren eskakizunen araberakoa da.

1.4.Eremu aktiboaren diametroa

Eremu aktiboa fotodiodoaren eskualde fotosentikorra da, normalean bere diametroaren arabera zehaztuta. Eremu aktibo handiagoek izpi optiko handiagoak jaso ditzakete eta espazio libreko edo dibergenteentzako lerrokatze tolerantzia handiagoa eskaintzen dute, baina, oro har, juntura-kapazitate handiagoa eta banda-zabalera txikiagoa dute. Eremu aktibo txikiagoek kapazitate txikiagoa eta erantzun azkarragoa eskaintzen dute, baina lerrokatze optiko zehatzagoa behar dute. Eremu aktibo optimoa habearen tamainaren, akoplamendu metodoaren, potentzia optikoaren eta banda-zabaleraren eskakizunen araberakoa da.

1.5.Erantzun Espektralaren barrutia

Erantzun espektralaren barrutiak fotodiodoak fotoerantzun erabilgarria ematen duen uhin-luzera definitzen du. Uhin-luzera laburreko muga gailuaren egituraren xurgapena eta transmisioaren eragina du, eta uhin-luzera luzeko ebakidura erdieroaleen banda-hutsak zehazten du batez ere. InGaAs fotodiodo estandarrak 900 nm eta 1700 nm arteko erantzuna ematen du, gailuaren egituraren eta materialaren konposizioaren arabera. InGaAs uhin-luzera hedatuko aldaerek erantzuna 2,6 µm edo haratago heda dezakete, SWIR eta espektroskopia aplikazioetarako.

1.6.Linealtasuna

Fotodiodoaren linealitatea potentzia optikoaren eta irteerako fotokorrontearen arteko erlazio proportzionalari dagokio. Linealtasun ona garrantzitsua da potentzia-neurgailu optikoetarako, monitorizazio optikorako eta neurketa kuantitatiboetarako aplikazioetarako. PIN fotodiodoek erantzun oso lineala eman dezakete potentzia optiko-tarte zabal batean, zehaztutako baldintzetan funtzionatzen dutenean. Potentzia optiko handian, linealtasuna serieko erresistentziaren, tentsio-jaitsieraren, saturazioaren, espazio-kargaren efektuen eta irakurketa-zirkuituaren arabera mugatu daiteke. Potentzia optiko baxuan, neurketaren zehaztasuna gero eta gehiago eragiten du korronte ilunak eta detektagailuaren zarata zoru orokorrak.

2. Aplikazio tipikoak

2.1.Potentzia Optikoaren Neurketa eta Monitorizazioa

Fotodiodoak asko erabiltzen dira eskuko eta mahaiko potentzia-neurgailu optikoetan, baita komunikazio- eta proba-ekipoetan potentzia optikoa kontrolatzeko moduluetan ere. InGaAs fotodiodoak eremu aktibo egokiak, erantzun handia, korronte ilun baxua eta linealtasun ona erabiltzen dira potentzia optikoa neurtzeko. Eremu aktibo handiagoek tolerantzia handiagoa eman diezaieke habe-posizioari eta lerrokatze-aldaketei, eta ilun-korronte baxuak neurketaren zehaztasuna hobetzen laguntzen du potentzia optiko baxuetan.

2.2.Zuntz optikoko komunikazio-hargailuak

Komunikazio optikoko hargailuetan, fotodiodoek seinale optiko modulatuak seinale elektriko bihurtzen dituzte, gero prozesatzeko. PIN fotodiodoak oso erabiliak dira abiadura handia, linealtasuna eta sentsibilitate egokia behar diren lekuetan, eta APDek, berriz, barne-irabaziak ematen dituzte hartzailearen sentikortasun handiagoa behar duten aplikazioetarako. PIN eta APDren arteko aukera estekaren aurrekontuaren, datu-tasaren, hartzailearen arkitekturaren eta kostuen eskakizunen araberakoa da.

2.3.Zuntz optikoaren sentsazioa

Zuntz optikoko sentsazio-sistemek, tenperatura-sentsore banatua (DTS), sentsazio akustiko banatua (DAS) eta Brillouin-en denbora-domeinu optikoko analisia (BOTDA) barne, fotodetektagailuak erabiltzen dituzte sentsore-zuntztik atzera barreiatuta edo islatutako seinale optikoak neurtzeko. InGaAs fotodiodoak 1550 nm-ko eskualdean funtzionatzen duten sistemetarako erabiltzen dira normalean, sentsibilizazio-teknika eta sistema-arkitektura espezifikoaren arabera, erantzunkortasuna, zarata eta banda-zabalera hautatuta.

2.4.Laser potentziaren jarraipena eta kontrola

Fotodiodoak asko erabiltzen dira denbora errealeko laser irteerako potentzia kontrolatzeko eta feedback-kontrolerako. Tximeleta eta TO-CAN laser pakete askok monitorearen fotodiodo bat integra dezakete laser irteeraren zati bat probatzeko, potentzia kontrola automatikoki (APC) ahalbidetuz. Kanpoko fotodiodoak L-I-V probak egiteko, potentzia optikoa kontrolatzeko, uhin-luzera eskaneatzeko karakterizazioa eta laser neurtzeko beste aplikazio batzuetarako ere erabiltzen dira. InGaAs fotodiodoak oso egokiak dira haien erantzun espektralaren barrutian funtzionatzen duten telekomunikazio eta sentsore laserrak monitorizatzeko.

2.5.Infragorri hurbileko espektroskopia eta tresneria analitikoa

NIR espektroskopia sistemek fotodiodoak erabiltzen dituzte laginen bidez transmititutako edo islatutako argia detektatzeko, konposizio kimikoa, hezetasun edukia eta materialaren propietateak aztertzeko. 1700nm-ra hedatzen den erantzuna duten InGaAs fotodiodoek uraren, hidrokarburoen eta beste konposatu organiko batzuen NIR xurgapenaren ezaugarri garrantzitsuak estaltzen dituzte. Neurketa kuantitatibo zehatzetarako zarata txikia eta ondo karakterizatutako espektro-erantzunkortasuna garrantzitsuak dira.

2.6.Industria eta Ingurumen Sentzioa

InGaAs fotodiodoak infragorri hurbilen barrutian funtzionatzen duten sentsazio optikoko sistemetan erabil daitezke, NIR TDLAS gasen detekzioa, posizio optikoko sentsazioa eta beste neurketa industrialeko beste aplikazio batzuk barne. TDLAS sistemetan, fotodiodoak gas-zelula baten bidez transmititutako laser-argia detektatzen du, helburuko xurgapen-uhin-luzeran intentsitate optikoaren aldaketak aztertzen diren bitartean gas-kontzentrazioa zehazteko. Detektagailuaren uhin-luzeraren erantzuna, zarataren errendimendua eta barruti dinamikoa sentsazio-arkitektura zehatzaren arabera hautatu behar dira.