전하가 추가 전하를 만들기
빛이 반도체에 흡수되면 전자와 정공이 만들어질 수 있다. 전하 운반자가 강한 전기장 영역에서 충분한 에너지를 얻으면 다른 원자를 이온화하여 추가 운반자를 만든다. 이 과정이 반복되면서 처음의 광전류보다 큰 신호를 얻는다.
내부 증배의 의미
보통의 광다이오드 신호를 외부 증폭기로 키우는 것과 APD 내부에서 전하 수를 늘리는 것은 다른 과정이다. 둘 다 출력 신호를 크게 만들 수 있지만 증배가 일어나는 위치와 동작 조건이 다르다. APD의 이득은 빛의 세기 자체가 소자 안에서 커졌다는 뜻이 아니다.
항복 전압과 가이거 모드
항복 전압보다 낮은 영역에서는 시작된 전자 사태가 스스로 끝날 수 있다. 그보다 높은 전압에서 사용하는 가이거 모드에서는 방전을 멈추는 소호가 필요하다. 저항을 이용한 수동 소호나 회로로 제어하는 능동 소호를 사용할 수 있다.
안정한 측정을 위한 조건
APD의 이득은 바이어스 전압과 온도 변화에 민감하다. 따라서 같은 입사광이라도 동작 조건이 달라지면 출력이 바뀔 수 있다. 정밀한 신호 비교에서는 전압과 온도를 관리하며, 신호가 커지는 이득과 잡음까지 고려한 검출 성능을 구분한다.