Avalanche Fotodioden
APD, SiPM
Avalanche-Fotodioden sind hochempfindliche, schnelle Fotodioden und zählen zu den Avalanche-Dioden, d. h. sie sind optische Sensoren auf Basis eines Siliziumsubstrats. Sie bilden die Grundlage für moderne Silizium-Photomultiplier(SiPM) und nutzen den internen photoelektrischen Effekt zur Erzeugung von Ladungsträgern und den Avalanche-Effekt zur internen Verstärkung.
Ähnlich wie herkömmliche Photomultiplierröhren (PMT) nutzen sie die Effekte der Stoßionisation, um sekundäre Ladungsträger zu erzeugen. Sie kommen jedoch mit einer deutlich geringeren Versorgungsspannung aus und erreichen Grenzfrequenzen bis in den Gigahertzbereich. Ihre extrem hohe Empfindlichkeit ermöglicht die Detektion von schwachem Licht bis hinunter zu einzelnen Photonen. Sie werden daher auch zur Detektion einzelner Teilchen in der Hochenergiephysik eingesetzt. Im Hinblick auf TCSPC bieten moderne analoge SiPM die Möglichkeit, die Photonenrate direkt aus dem Spannungsausgang abzuleiten. Lesen Sie auch: SPADs und HPDs.
Typische Anwendungen für Avalanche-Fotodioden: LIDAR, Einzelhotonenzählung und optische TDRs (OTDR).
Die Abbildung zeigt einen InGaAs-APD-Empfänger. Dieser Hybridempfänger verfügt über eine InGaAs-Avalanche-Fotodiode (InGaAs-APD) und einen Vorverstärker. Das Hybridkonzept mit Verstärker und Fotodetektor in einem hermetisch versiegelten TO-8-Gehäuse ermöglicht eine rauscharme Detektion und reduziert parasitäre Kapazitäten. Bild mit freundlicher Genehmigung von Excelitas Technologies.