1. Parameter Prestasi Utama

1.1.Tanggungjawab (R)

Tanggungjawab ialah nisbah arus foto yang dijana kepada kuasa optik kejadian, dinyatakan dalam A/W. Ia bergantung pada panjang gelombang, sifat bahan, kecekapan kuantum, dan struktur peranti. Fotodiod InGaAs biasanya memberikan responsif yang tinggi dalam jalur telekomunikasi 1310nm dan 1550nm, walaupun nilai yang tepat berbeza mengikut reka bentuk peranti dan keadaan operasi. Tanggungjawab yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak arus foto untuk input optik tertentu, yang boleh meningkatkan sensitiviti pengesanan apabila sumber hingar lain kekal setanding.

1.2.Arus Gelap (Id)

Arus gelap ialah arus bocor yang mengalir melalui fotodiod tanpa kehadiran cahaya kejadian. Ia boleh timbul daripada beberapa mekanisme, termasuk penggabungan semula penjanaan terma, resapan pembawa, kebocoran permukaan dan kecacatan peranti. Arus gelap biasanya meningkat dengan pincang songsang dan suhu dan menyumbang kepada lantai hingar pengesan. Arus gelap rendah amat penting untuk pengesanan cahaya rendah dan pengukuran kuasa optik ketepatan.

1.3.Kapasitan Persimpangan (Cj) dan Lebar Jalur

Kapasiti simpang ialah kemuatan yang berkaitan dengan simpang fotodiod. Bersama-sama dengan rintangan beban, ia boleh membentuk tindak balas laluan rendah RC yang mengehadkan lebar jalur pengesan. Kapasiti simpang yang lebih rendah secara amnya membolehkan lebar jalur yang lebih tinggi, manakala kapasitansi simpang lazimnya berkurangan dengan pincang songsang yang semakin meningkat dan meningkat dengan kawasan aktif.

Apabila respons RC ialah had lebar jalur yang dominan, anggaran lebar jalur 3dB boleh dianggarkan sebagai:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

Jalur lebar fotodiod sebenar juga bergantung pada masa transit pembawa, rintangan siri, parasitik pakej dan litar bacaan. Kawasan aktif yang lebih kecil dan pincang songsang yang sesuai boleh membantu mencapai lebar jalur yang lebih tinggi, tetapi reka bentuk optimum bergantung pada struktur pengesan dan keperluan aplikasi.

1.4.Diameter Kawasan Aktif

Kawasan aktif ialah kawasan fotosensitif fotodiod, biasanya ditentukan oleh diameternya. Kawasan aktif yang lebih besar boleh menampung rasuk optik yang lebih besar dan memberikan toleransi penjajaran yang lebih besar untuk rasuk ruang bebas atau mencapah, tetapi secara amnya mempunyai kapasitansi simpang yang lebih tinggi dan lebar jalur yang lebih rendah. Kawasan aktif yang lebih kecil memberikan kapasiti yang lebih rendah dan tindak balas yang berpotensi lebih pantas, tetapi memerlukan penjajaran optik yang lebih tepat. Kawasan aktif optimum bergantung pada saiz rasuk, kaedah gandingan, kuasa optik dan keperluan lebar jalur.

1.5.Julat Tindak Balas Spektrum

Julat tindak balas spektrum mentakrifkan panjang gelombang di mana fotodiod memberikan tindak balas foto yang berguna. Had panjang gelombang pendek dipengaruhi oleh penyerapan dan penghantaran dalam struktur peranti, manakala potongan panjang gelombang panjang terutamanya ditentukan oleh celah jalur semikonduktor. Fotodiod InGaAs standard biasanya memberikan tindak balas daripada kira-kira 900nm hingga 1700nm, bergantung pada struktur peranti dan komposisi bahan. Varian InGaAs panjang gelombang lanjutan boleh memanjangkan tindak balas kepada kira-kira 2.6µm atau lebih untuk aplikasi SWIR dan spektroskopi lanjutan.

1.6.Kelinearan

Kelinearan fotodiod merujuk kepada hubungan berkadar antara kuasa optik kejadian dan arus foto keluaran. Kelinearan yang baik adalah penting untuk meter kuasa optik, pemantauan optik, dan aplikasi pengukuran kuantitatif. Fotodiod PIN boleh memberikan tindak balas yang sangat linear pada julat kuasa optik yang luas apabila dikendalikan dalam keadaan yang ditetapkan. Pada kuasa optik yang tinggi, kelinearan boleh dihadkan oleh rintangan siri, penurunan voltan, ketepuan, kesan cas ruang dan litar bacaan. Pada kuasa optik yang rendah, ketepatan pengukuran semakin dipengaruhi oleh arus gelap dan lantai hingar pengesan keseluruhan.

2. Aplikasi Biasa

2.1.Pengukuran dan Pemantauan Kuasa Optik

Fotodiod digunakan secara meluas dalam meter kuasa optik pegang tangan dan atas bangku, serta modul pemantauan kuasa optik terbina dalam dalam peralatan komunikasi dan ujian. Fotodiod InGaAs dengan kawasan aktif yang sesuai, responsif tinggi, arus gelap rendah, dan kelinearan yang baik biasanya digunakan untuk pengukuran kuasa optik. Kawasan aktif yang lebih besar boleh memberikan toleransi yang lebih besar kepada variasi kedudukan rasuk dan penjajaran, manakala arus gelap yang rendah membantu meningkatkan ketepatan pengukuran pada tahap kuasa optik yang rendah.

2.2.Penerima Komunikasi Gentian Optik

Dalam penerima komunikasi optik, fotodiod menukar isyarat optik termodulat kepada isyarat elektrik untuk pemprosesan seterusnya. Fotodiod PIN digunakan secara meluas di mana kelajuan tinggi, lineariti dan kepekaan yang mencukupi diperlukan, manakala APD memberikan keuntungan dalaman untuk aplikasi yang memerlukan kepekaan penerima yang lebih tinggi. Pilihan antara PIN dan APD bergantung pada belanjawan pautan, kadar data, seni bina penerima dan keperluan kos.

2.3.Penderiaan Gentian Optik

Sistem pengesan gentian optik teragih, termasuk pengesan suhu teragih (DTS), penderiaan akustik teragih (DAS) dan analisis domain masa optik Brillouin (BOTDA), menggunakan pengesan foto untuk mengukur isyarat optik berselerak belakang atau terpantul daripada gentian penderiaan. Fotodiod InGaAs biasanya digunakan untuk sistem yang beroperasi di sekitar rantau 1550nm, dengan respontiviti, hingar dan lebar jalur dipilih mengikut teknik penderiaan khusus dan seni bina sistem.

2.4.Pemantauan dan Kawalan Kuasa Laser

Fotodiod digunakan secara meluas untuk pemantauan kuasa output laser masa nyata dan kawalan maklum balas. Banyak pakej laser kupu-kupu dan TO-CAN boleh menyepadukan fotodiod monitor untuk mencuba sebahagian daripada output laser, membolehkan kawalan kuasa automatik (APC). Fotodiod luaran juga digunakan untuk ujian L-I-V, pemantauan kuasa optik, pencirian imbasan panjang gelombang, dan aplikasi pengukuran laser yang lain. Fotodiod InGaAs sangat sesuai untuk memantau telekom dan laser penderiaan yang beroperasi dalam julat tindak balas spektrumnya.

2.5.Spektroskopi Inframerah Dekat dan Instrumentasi Analitik

Sistem spektroskopi NIR menggunakan fotodiod untuk mengesan cahaya yang dihantar melalui atau dipantulkan daripada sampel untuk analisis komposisi kimia, kandungan lembapan dan sifat bahan. Fotodiod InGaAs dengan tindak balas memanjang hingga 1700nm meliputi ciri penyerapan NIR yang penting bagi air, hidrokarbon dan sebatian organik lain. Bunyi yang rendah dan tanggungjawab spektrum yang dicirikan dengan baik adalah penting untuk pengukuran kuantitatif yang tepat.

2.6.Penderiaan Perindustrian dan Alam Sekitar

Fotodiod InGaAs boleh digunakan dalam sistem penderiaan optik yang beroperasi dalam julat inframerah dekat, termasuk pengesanan gas NIR TDLAS, pengesan kedudukan optik dan aplikasi pengukuran industri yang lain. Dalam sistem TDLAS, fotodiod mengesan cahaya laser yang dihantar melalui sel gas, manakala perubahan dalam keamatan optik pada panjang gelombang penyerapan sasaran dianalisis untuk menentukan kepekatan gas. Tindak balas panjang gelombang pengesan, prestasi hingar dan julat dinamik harus dipilih mengikut seni bina penderiaan khusus.