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과학

애벌랜치 광다이오드

애벌랜치 광다이오드과학
영문명
Avalanche photodiode
약자
APD
증배 원리
충돌 이온화
주요 제어
역바이어스 전압
애벌랜치 광다이오드는 빛이 만든 전하 운반자를 강한 전기장에서 가속하여 충돌 이온화로 신호를 증배하는 반도체 광검출기다. 약자는 APD이며, 일반 광다이오드와 달리 소자 내부에서 이득을 얻는다.

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.

관련 문서

광다이오드 / 실리콘 광증배기 / 광전자 증배관 / 전자 / 정공 / 전기장 / 전압 / 반도체