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UNIVERSIDA NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (UNMSM)

FIEE - 2016

FOTODIODO DE AVALANCHA I. INTRODUCCION El efecto fundamental bajo el cual opera un fotodiodo es la generación de pares electrón hueco debido a la energía luminosa. Esta corriente eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo y se llama corriente de fuga. La intensidad de origen fotónico sigue el modelo matemático de Shockley I es la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo y VD la diferencia de tensión entre sus extremos. IS es la corriente de saturación (aproximadamente 10 − 12A) que es la carga del electrón cuyo valor es 1.6 * 10 − 19 T es la temperatura absoluta de la unión K es la constante de Boltzmann n es el coeficiente de emisión, dependiente del proceso de fabricación del diodo y que suele adoptar valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2 (para el silicio). El término VT = kT/q = T/11600 es la tensión debida a la temperatura, del orden de 26 mV a temperatura ambiente (300 K ó 27 ºC). La intensidad de origen fotónico; es la ecuación que transforma el valor de la intensidad luminosa P a un valor de intensidad que puede ser leído por el sistema a través de su multiplicación por un coeficiente llamado Rλ.

A) ¿QUE ES UN FOTODIODO? Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz B) COMPOSICION Suelen estar compuestos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1µm); germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm ); o de cualquier otro material semiconductor.

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C) FUNCIONAMIENTO Su funcionamiento está basado en el "efecto fotoeléctrico", el cual establece que al incidir algún tipo de luz de una frecuencia determinada sobre una superficie, ésta desprende electrones de dicha superficie. Al penetrar luz o radiación infrarroja en la unión PN, su energía constituye electrones libres y huecos. Estos generan la corriente a través de la unión PN. Esto significa, que cuanto mayor es la cantidad de luz que incide en el fotodiodo, tanto más intensa es la corriente que fluye a través del fotodiodo. Este fenómeno recibe el nombre de efecto fotoeléctrico interno.

II.

FOTODIODO DE AVALANCHA a) FUNCIONAMIENTO Los APD son similares a los diodos PIN en cuanto a que trabajan polarizados en inversa, en ausencia de grandes corrientes de oscuridad.

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En el siguiente gráfico se muestra como se mantiene un campo eléctrico en

un APD El diodo está preparado para conducir corriente limitada por la resistencia del dispositivo. •

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En polarización inversa, la unión p-n forma una barrera y sólo la puede atravesar una corriente muy pequeña, normalmente causada por generación térmica La corriente de oscuridad es una corriente eléctrica relativamente pequeña que fluye a través de dispositivos fotosensibles incluso cuando no está recibiendo luz. La corriente de oscuridad se debe a la generación aleatoria de electrones y huecos, que son arrastrado por el campo eléctrico. Su intensidad aumenta con la temperatura. Cuanto menor sea la corriente de oscuridad, mayor será la sensibilidad del detector, Si la polarización es negativa se aumenta la corriente de oscuridad. Cuando se ilumina el diodo, se producen muchos más pares electrón-hueco. A una polarización suficientemente baja se puede suponer que no hay ganancia de avalancha de la fotocorriente La fotocorriente es la corriente total generada en el diodo menos la corriente de oscuridad correspondiente a esa tensión. Para un voltaje mayor, se produce una ganancia finita, tanto de la fotocorriente como de la corriente de oscuridad. La máxima ganancia se alcanza justo antes de la tensión de ruptura. La tensión de ruptura es el voltaje para el cual la ganancia de multiplicación de la corriente de oscuridad se aproxima a infinito.

Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones.

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Costo.

• Los diodos APD son más complejos y por ende más caros. Vida. • Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superiores. Temperatura. • Los diodos APD poseen velocidades de respuesta mayores, por lo tanto permiten la transmisión de mayores tasas de información. Circuitos de polarización. • Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones.

b) CURVA CARACTERISTICA c) GANANCIA DEL DISPOSOTIVO La ganancia del fotodiodo de avalancha típico, en función de la tensión inversa. El promedio de ionización es muy dependiente de la tensión aplicada porque la intensidad del campo eléctrico determina la energía de los portadores generados y por tanto la multiplicación total. Esta dependencia de la ganancia de la tensión está en contraste con el rendimiento cuántico de los fotodiodos convencionales en los cuales es prácticamente independiente de la tensión inversa. El fotodiodo de avalancha se parece más aun fotomultiplicador, por cuanto en ambos la ganancia depende de la tensión de trabajo. La fórmula del ruido de granalla para un fotodiodo de avalancha es similar a la de polarización inversa de un fotodiodo convencional, excepto que tiene una multiplicación de ganancia que puede llegar a elevarse al cubo. El coeficiente de temperatura del diodo de avalancha es consecuencia del hecho de que el promedio de ionización varía con la temperatura, afectando a la tensión de ruptura. Como la ganancia depende de la tensión, la ganancia varía con la temperatura.

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d) SENSIBILIDAD

e) APLICACIÓN Y EXPLICACION Las aplicaciones de los diodos de avalancha se centran en su alta velocidad, alta sensibilidad de detección de luz modulada del láser y de diodos emisores de luz. El mejor modo de funcionamiento de los fotodiodos de avalancha es la misma configuración del amplificador operacional inversor que se muestra en la figura 23(b)

LA CAMARA DIGITAL:

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f) BIBLIOGRAFIA http://es.slideshare.net/davinci858/la-cmara-digital-12813327 http://es.slideshare.net/HctorChireRamrez/diodos-25801082 http://slideplayer.es/slide/4287241/ http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Infrarrojos/fotodetectores.htm https://www.emaze.com/@AOTZORIQ/FOTODIODOS http://es.slideshare.net/erikromo54/fotodiodo https://www.google.com.pe/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0ah UKEwir4IWo6pfNAhWBdR4KHdO_CWQQFggnMAI&url=https%3A%2F %2Fcomunicacionesopticas.files.wordpress.com %2F2007%2F10%2Fpresentacion-receptoresopticos2003.ppt&usg=AFQjCNGmaJ6YqQmK8s_Z3yhHqUBtIKqJRA&sig2=MrK71g 8RkZXwfLAfUTBxug&bvm=bv.124088155,d.dmo http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/tema2_5_4.htm http://silver.udg.edu/sip/ARXIUS/fotodiodos.pdf http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Infrarrojos/fotodetectores.htm http://itlalaguna.edu.mx/academico/carreras/electronica/opteca/OPTOPDF2_archi vos/UNIDAD2TEMA3.PDF Esta ultiima pagina creo que muestra un poco mas