Previous slide
Next slide

深入解析:SPAD與APD的微妙差異

探討單光子雪崩二極體與雪崩光電二極體差異

單光子雪崩二極體(SPAD)與雪崩光電二極體(APD)皆為可將光信號轉換為電信號的光偵測元件,但二者仍存在些微差異:

  1. 作動原理:SPAD被設計可偵測個別光子;相較之下,APD的目的在於偵測及測量廣泛光強度範圍中的光信號。
  2. 靈敏度:SPAD的靈敏度高於APD,可精準偵測個別光子;APD靈敏度較低,用以偵測及測量不同光強度之光信號。
  3. 線性度:SPAD輸出電信號與入射光強度間的線性關係,通常不如APD理想。
  4. 應用:SPAD多用於需要高靈敏度及可偵測個別光子之用途,如量子密鑰分配、光達及感測;APD多用於需要偵測及測量廣範圍光強度之用途,如光通訊、醫學影像及軍事。

總結來說,SPAD與APD主要差異在於靈敏度及所偵測光信號类型。SPAD靈敏度高,偵測個別光子;APD靈敏度較低,偵測廣範圍光強度。

為什麼 APD 需要更高的偏壓電壓?

解析雪崩光電二極體偏壓需求,雪崩光電二極體(APD)需具較高偏壓電壓始能正常運作。高偏壓為必要,因可在APD內部產生足夠強大電場,驅動APD內載流子(電子及電洞)发生雪崩倍增。

當APD吸收入射光子時,會生成一對電子空穴。強大電場使電子與電洞朝相反方向移動,並與其他載流子碰撞。碰撞會啟動鏈式反應,即雪崩倍增,生產更多載流子。載流子數目倍增將增加APD电流,使其可檢測及測量不同光強度。

決定APD所需偏壓電壓強度的因素有數項,包括材料組成、摻雜度、大小及幾何形狀。通常APD越大、摻雜越高,所需偏壓越高,以產生進行雪崩倍增所須電場。

總括而言,高偏壓電壓為APD正常運作關鍵,其可產生驅動載流子雪崩倍增的電場,使APD能檢測及測量範圍廣泛的光強度。

APD 中的雪崩效應是什麼?

解析雪崩光電二極體雪崩效應,雪崩光電二極體(APD)中的雪崩效應發生於入射光子被APD吸收時,會生成一對電子空穴。雪崩效應是APD正常運作的關鍵,使其可檢測及測量不同光強度。雪崩效應的產生有賴於APD內足夠強大電場的形成,驅動載流子發生雪崩倍增。

在APD內強大電場會使電子與電洞互相碰撞。碰撞將觸發更多載流子生成的鏈式反應,即雪崩倍增。載流子數目倍增將提高APD電流,使其可檢測及測量不同光強度。

雪崩效應的大小與APD內部電場強度及材料的摻雜度成正比。電場越強、摻雜越高會導致載流子倍增越多,使APD增益越高。

整體而言,雪崩效應是APD運作重要機制,有賴電場驅動載流子雪崩倍增產生,使APD具有檢測廣射範圍光強度的能力。