Варианты заданий для решения задачи 6
Необходимо определить фототок p-i-n-фотодиода с заданной токовой чувствительностью Si при условии того, что на его вход поступает оптический сигнал с определенным уровнем. Исходные данные с разбивкой по вариантам заданий приведены в табл. 6.
Таблица 1 – Варианты заданий
N |
28 |
Si, А/Вт |
21 |
P, дБ |
-22 |
Решение задачи
Требуется определить фототок p-i-n-фотодиода с заданной токовой чувствительностью Si = 21 А/Вт. Уровень сигнала на окне фотодиода составляет pс= -22 дБ.
Для определения фототока можно воспользоваться формулой (13). Однако, ее непосредственное применение невозможно из-за того, что среди исходных данных отсутствует мощность Pс оптического сигнала. Для ее определения воспользуемся подходом задачи 1, в теоретических сведениях которой приведено соотношение, задающее однозначную связь между уровнем оптического сигнала и его абсолютной мощностью. Если воспользоваться формулой (1), то после ее несложных преобразований получаем
.
Из выражения формула (13) после выполнения элементарного преобразования вытекает, что
.
Подставляя в него численные значения исходных параметров, окончательно получаем
Задача 7. Определение фототока лавинного фотодиода Краткие теоретические сведения
Лавинный фотодиод (ЛФД) представляет собой оптоэлектронный прибор, используемый для преобразования оптического сигнала в электрический ток. Принцип действия основан на использовании внутреннего фотоэлектрического эффекта, который дополнен лавинным умножением сгенерированных электронов или дырок в электрическом поле, возникающим в результате ударной ионизации. Для достижения эффекта лавинного умножения на диод подается обратное напряжение, которое близко к напряжению пробоя.
Упрощенная структура ЛФД показана на рис. 9. Наиболее существенным отличием его конструкция от функционально аналогичного p-i-n-фотодиода становится добавление области лавинного умножения, в которой происходит увеличение количества носителей зарядов.
Рисунок 9 – Структура лавинного фотодиода и схема его включения
От конструктивно более простых p-i-n-фотодиодов лавинный фотодиод отличается заметно более высокой чувствительностью. Она обеспечивается за счет того, что усиление фототока происходит еще до источника шума, которым является нагрузочный резистор. ЛФД применяются в фотоприемниках линий волоконно-оптической связи большой протяженности.
Ток лавинного фотодиода находится следующим образом
(14)
где M – коэффициент лавинного умножения, а обозначение остальных параметров совпадает с таковыми для p-i-n-фотодиода.
Варианты заданий для решения задачи 7
Необходимо определить фототок лавинного фотодиода с заданной токовой чувствительностью Si и коэффициентом лавинного умножения при условии того, что на его вход поступает оптический сигнал с определенным уровнем. Исходные данные с разбивкой по вариантам заданий приведены в табл. 8.
Таблица 8 – Варианты заданий
N |
28 |
Si, А/Вт |
21 |
P, дБ |
-42 |
М |
30 |
Решение задачи
Требуется определить фототок лавинного фотодиода с заданной токовой чувствительностью Si (М=1) = 21 А/Вт и коэффициентом лавинного умножения М = 28. Уровень сигнала на окне фотодиода составляет pс= -42 дБ.
Для определения фототока можно воспользоваться выражением формулы (13). Однако, ее непосредственное применение невозможно из-за того, что среди исходных данных отсутствует мощность Pс оптического сигнала. Для ее определения воспользуемся подходом задачи 1, в теоретических сведениях которой приведено соотношение, задающее однозначную связь между уровнем оптического сигнала и его абсолютной мощностью. Если воспользоваться формулой (1), то после ее несложных преобразований получаем
.
Далее воспользуемся выражением (13). Подставляя в него численные значения исходных параметров, окончательно получаем
.