雪崩光电二极管apd直流偏压源设计

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1、万方数据科学之友FriendofScienceAmateurs2008年-10月(30}囝雪崩光电二极管APD直流偏压源设计韩红远，朱翔宇G-k：原市电子研究设计院，山西太原030002)摘要：文章介绍了雪崩光电二极管APD的特性，设计了一种APD工作时的直流偏压源电路，提出了温度变化时偏压源的修正方案。关键词：雪崩光电二极管；直流偏压源；电路中图分类号：TN29文献标识码：A文章编号：1000—8136(2008)30一0008一021引言路设计显得尤为重要。雪崩光电二极管APD(AvalanchePh

2、otoDiode)是一种能实现光电转换且具有内部增益的高灵敏度器件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射人的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象。因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。目前，雪崩光电二极管(APD)作为一种高灵敏、能精确接收数据和测量光功率的光探测器件广泛应用于光纤传感、光纤通信网络中。其工作电压不高，噪声相对较小，非常适合极微弱光信号的探测。2APD雪崩特性雪崩光电二极管(APD)在结构设计上已考虑到使它能承受

3、高反向偏压，从而在PN结内部形成一个高电场区。光产生的电子或空穴对经过高电场区时被加速，从而获得足够的能量，它们在高速运动中与晶体碰撞，使晶体中的原子电离，从而激发出新的电子一空穴对，这个过程称为碰撞电离。通过碰撞电离产生的电子一空穴对称为二次电子一空穴对。新产生的电子和空穴在高场区巾运动时又被加速，又可能碰撞别的原子，如此循环，像雪崩一样的发展，从而使光电流获得了倍增。随着反向偏压Vb的增加，开始光电流基本保持不变。当反向偏压增加到一定数值时，光电流急剧增加，最后器件被击穿，这个电压称为击穿电压Vbro

4、雪崩光电二极管的雪崩增益M的大小与电子或空穴对有关，其雪崩过程是一个复杂的随机过程，通常用平均雪崩增益M来表示。M与击穿电压Vbr、偏置电压Vb的关系可用以下经验公式来描述：M=l“l一(Vh／Vbr)")，其中n是与温度有关的特性指数。从公式可以看出，APD的雪崩增益M仅与其反向偏压Vb大小密切相关。因此，为了获得最佳的雪崩增益，APD的偏压控制电3可调APD直流偏压源图1可调APD偏压源电路MAXS026是MAXIM公司生产的一种低噪声、升压型脉宽调制DC—DC转换芯片，转换频率为恒定的500kHz。

5、芯片输入电压VCC范围宽(3V一11V)，输出电压摆幅大(vcc一36v)，最大输出功率为120mW，非常适用于构建低噪声APD偏置电源。其内部的横向DMOS开关器件频率固定为500kHz，且具有40V的耐压极限。工作于间断的电感电流模式，工作时使用一个工作于非连续电流模式的电感L，故意减慢开关速度，用来降低高频电压毛刺。开关速度的降低还能减小高频di／dt和dv／dt速率，最大限度地减小了通过电流环、印刷电路板线条和元件管脚间的电容向周围电路辐射或传导进来的噪声。如图l所示，APD偏压源电路是由PWM升

6、压型DC—DC转换器MAX5026和铁氧体磁心电感线罔L1等组成，电容C3、C4和二极管D2、D3构成倍压电路，使MAX5026输出电压可达到7lv。倍压电路工作在稳态时，如果LX引脚为低电平，则内部FunctionsofSodil一hloridedlureChloridei。nFoam里’AlumiIliumAlloyPoreStructureRenLifang，HuangShihong，MiQiAbstract：Thisarticlepresentsavariationcurvegraphtoshow

7、theeffectsofsodiumchlorideparticlesOntheporosityoffoamalu-miniumalloy．Astudyguidedbymechanicalprincipleshasbeenmadeaboutthefragilityfractureofsodiumchlorideparticlesintheirformingprocessandanalysismadeaboutthefundamentalcausesofsodiumchlorideparticlesaffe

8、ctingtheporosityoffoamahminiumalloy．Keywords：foamaluminiumalloy；sodiumchloride；semi-fragility一8一万方数据科学之友Fdendof。Sci朗ceAmateu悠2∞8年10月(30)园DMOS拜关为导逶状态，电容￡2在魏黪逶期闯将电蔫传送给100mV，低噪声特性显_

9、ll}荔霓。翔采在输漱端并联一个lO薛F、c3，f闭时。电感Ll充电。当