Was ist ein Avalanche-Fotodiode?

Eine Avalanche-Fotodiode ist ein Halbleiterbauteil, das zur Detektion von Licht oder anderen elektromagnetischen Strahlungen verwendet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fotodioden kann eine Avalanche-Fotodiode Signale mit höherer Empfindlichkeit erfassen und verstärken. Durch den internen Avalanche-Effekt wird das Signal in der Diode verstärkt, was zu einer höheren Signal-Rausch-Verhältnis führt.

Funktionsweise der Avalanche-Fotodiode

Die Avalanche-Fotodiode besteht aus einem p-dotierten und einem n-dotierten Halbleitermaterial, die an einer Grenzfläche miteinander verbunden sind. Wenn nun ein Photon auf die Diode trifft, wird es absorbiert und löst in der Nähe der Grenzfläche eine Elektron-Loch-Paar aus. Diese Ladungsträger werden durch das elektrische Feld in der Diode getrennt und können einen Stromfluss erzeugen. Durch die hohe Spannung, die an die Diode angelegt wird, werden die Ladungsträger beschleunigt und können ihrerseits wiederum weitere Elektron-Loch-Paare erzeugen. Dieser Vorgang wird Avalanche-Effekt genannt und führt zu einer Verstärkung des Signals.

Anwendungen der Avalanche-Fotodiode

Avalanche-Fotodioden finden in vielen Anwendungsgebieten Verwendung, wie beispielsweise in der optischen Kommunikation, der Spektroskopie und der Laserdetektion. Durch ihre hohe Empfindlichkeit und schnelle Reaktionszeit können sie auch in der Medizintechnik zur Detektion von schwachen optischen Signalen eingesetzt werden. Zudem finden sie auch in der Halbleiterindustrie Anwendung, beispielsweise zur Charakterisierung von Halbleitermaterialien.

Beispiel: Avalanche-Fotodiode in der Optikindustrie

In der Optikindustrie werden Avalanche-Fotodioden häufig in der Laser-Detektion eingesetzt. So können beispielsweise Laserstrahlen auf ihre Intensität und Wellenlänge geprüft werden. Auch in der Optischen Kohärenz-Tomografie, einem bildgebenden Verfahren zur Untersuchung von biologischem Gewebe, werden Avalanche-Fotodioden eingesetzt. Hierbei wird das zurückgestreute Licht aus dem Gewebe durch die Diode detektiert und zur Erstellung eines Bildes genutzt. Dank der hohen Empfindlichkeit und schnellen Reaktionszeit der Avalanche-Fotodioden ist es möglich, auch kleinste Signale zu detektieren und exakt zu vermessen.