04.05.2010 1

1

204.05.2010

2

04.05.2010 3

3

04.05.2010 4

4

04.05.2010 5

5

604.05.2010

6

04.05.2010 7

7

04.05.2010 8

8

04.05.2010 9

9

04.05.2010 10

10

1104.05.2010

11

04.05.2010 12

Calculul nr de moduri intr-o FOG

12

Frecventa de taiere

1304.05.2010

13

04.05.2010 14

14

1504.05.2010

15

04.05.2010 16

16

04.05.2010 17

17

04.05.2010 18

18

Exemple Care este valoarea maxima a benzii interzise a aunui material semiconductor

pentru a fi insensibil la lumina galbena (=600nm)

Un fotodetector cu aria activa de este iradiat cu lumina galbena

avand intensitatea de . Presupunand ca fiecare foton genereaza o

pereche electron gol sa se calculeze numarul de perechi generate pe secunda

Care este lungimea de unda a fotonilor emisi de GaAs si Si?

04.05.2010 19

( )( )34 8 1max 9

6,62 10 3 102,07

600 10ph g gJs mshcE h E E eV

m

= = = =

2 25 10A cm= 22I mWcm=

( )( )2 2 3 2 33

15 1

5 10 20 10 10

10 2,9787 102,07 1,62018

phph

P AI cm Wcm W

P WN ph sJEeV

eV

= = =

= = =

19

Poate fi sensibil un fotodetector cu Siliciu la radiatia produsa de GaAs?

Deoarece 873nm

reprezinta numarul de fotoni absorbiti pe unitatea de volum

Ce grosime trebuie sa aiba si pentru a absorbi 90% din radiatia

incidenta cu lungimea de unda de 1,5 micrometri?

Responsivitatea unei diode cu Ge este data in figura pentru

lungimile de unda semnificative in comunicatii optice.

Aria activa a fotodiodei este . La o tensiune

inversa de 10V curentul de intuneric este iar capacitatea diodei blocate este

4pF, timpul de crestere fiind 0,5ns.

04.05.2010 21

Ge 0,53 0,47In Ga As

( ) 5 11,5 5, 2 10Ge m m = ( ) 5 11,5 7,5 10InGaAs m m = ( ) 51 1 1 11 exp 0,9 ln ln 4,4281 0,9 5,2 10 1 0,9Ge Ged d m

= = = =

51 1 1 1ln ln 3,070

1 0,9 7,5 10 1 0,9InGaAs InGaAsd m

= = =

20,008 mm0,3 A

21

a. Care este eficienta quantica la cele 3 lungimi de unda?

b. Care este intensitatea luminoasa la 1550nm daca fotocurentul este egal cu

valoarea curentului de intuneric?

c. Daca sarcina fotodiodei este 100 de ohmi care va fi viteza de raspuns?

04.05.2010 22

( )( ) ( )( )( )

( )( )( )( )( )

( )( )( )( )

34 8 1

850 19 9

34 8 1

1300 19 9

34 8 1

1550 19

6,626 10 3 10 0,33 /48,1%

1,60218 10 850 10

6,626 10 3 10 0,58 /55,31%

1,60218 10 1300 10

6,626 10 3 10 0,73 /1,60218 10 1550

Js ms A WhcRe C m

Js ms A WhcRe C m

Js ms A WhcRe C

= = =

= = =

= =

( )9 58,39%10 m =6 9 2

67

72 2

9 2

0,3 0,3 10 8.10

0,3 10 4,1096 100,73 /

4,1096 10 51,37 5,137 /8.10

ph D

pho

oo

I I A A Aria mI AP WR A WP WI Wm mW cm

Aria m

= = = =

= = =

= = = =

12100 4 10 0, 4 0,5crRC ns t ns

= = = =:

22

Sa se arate ca maximul eficientei cuantice apare atunci cand:

04.05.2010 23

dR Rd =

2

1 0

1 0

0

e hcR Rhc e

d hc dR hcR dd e d e dhc dR hcRe d edR R dR Rd d

= =

= + =

+ =

+ = =

23

Exemplu numeric

O diod PIN are la 1300nm urmtorii parametrii:

iar curenii de suprafa pot fi considerai neglijabili.

Puterea optic incident (continu) este de 300nW iar banda receptorului este de

20MHz.Se cer curenii efectivi de zgomot.

04.05.2010 24

D LI 4nA; 0,65;R 1k = = =

( )( )( )( )( )

19 97

p 0 0 34 8

0,65 1,6 10 C 1300 10 mqI RP P 3 10 W 0,204 Ahc 6,625 10 Js 3 10 m / s

= = = =

( )( )( )2 19 6 6 18 2Q pi 2qI B 2 1,6 10 C 0,204 10 A 20 10 Hz 1,3 10 A = = = 2

q QI i 1,1nA= =

( )( )( )2 19 9 6 20 2DB Di 2qI B 2 1,6 10 C 4 10 A 20 10 Hz 2,56 10 A = = = 2

d DBI i 0,16nA= =

( )( ) ( )23

2 6 18 2BT 3

L

4 1,38 10 J / K 293K4k Ti B 20 10 323 10 AR 10

= = =

2th TI i 18nA= =

24

25

26

27

27

28

28

29

29

30

30

31

31

32

32

33

33

34

34

35

36

37

38

38

39