Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 40 стр.

жению лавинного пробоя: генерируемые в базе фотоносители диффундируя или
дрейфуя, достигают области сильного поля (105 В/см), в которой происходит их
лавинное размножение. Коэффициент усиления может достигать 1000. При на-
пряжении 100-150 В, быстродействие лавинных фотодиодов оказывается равным
~ 0,3 нс. Иными словами, в лавинных фотодиодах имеется внутреннее усиление,
а поскольку лавина развивается очень быстро, это усиление не сопровождается
снижением быстродействия.
       Быстродействие ограничено временем пробега фотовозбужденных носи-
телей и постоянной времени τ =RC, где R - сопротивление нагрузки ( Rн ), С -
емкость диода. Время пробега носителей при скорости 107 см/с и ширине обед-
ненного слоя 100 мкм - примерно 1 нс. При меньшей ширине обедненного слоя
может быть достигнута граничная частота до нескольких гигагерц. Емкость
диода - 1..2 пФ (сумма паразитной емкости корпуса и емкости перехода). Если
сопротивление нагрузки принять равным 50 Ом, то постоянная времени
τ = 0,05...0,1 нс.
       Возникает, однако, вопрос, для чего необходимо внутреннее усиление,
если лавинные фотодиоды также как и p-i-n - фотодиод, подключаются к
электронной схеме, а ее усиление может быть сколько угодно большим.
Почему недостаточно практически идеального p-i-n фотодиода, квантовая
эффективность которого близка к 100%, а шумы очень малы? Дело за-
ключается в том, что шумы входных каскадов усилителей фотосигналов
обычно на несколько порядков превосходят шумы качественного p-i-n фо-
тодиода. Поэтому даже при оптимальном сопряжении с электронной схе-
мой реализовать все потенциальные возможности фотодиода не удается,
его очень низкий порог чувствительности остается "вещью в себе".
       Введение внутреннего усиления (воздействующего и на полезный сигнал
и на шум) приводит к возрастанию отношения сигнал/шум при условии, что
усиленный шум фотоприемника остается меньше шумов входного каскада уси-
лителя. Иными словами, лавинные фотодиоды имеют преимущество перед p-i-n
фотодиодами в условиях приема слабых минимально различимых сигналов.

      2.6.3 Фоточувствительные приборы с зарядовой связью

        Фоточувствительный прибор с зарядовой связью (ФПЗС) представляет
собой специфическую фоточувствительную МДП-микросхему с регулярной
системой электродов, расположенных на поверхности диэлектрика столь близ-
ко друг от друга, что существенным становится их взаимовлияние, т. е. пере-
крытие электрических полей соседних электродов внутри кристалла полупро-
водника /3/.
        Электроды располагаются в виде линейки (строки) или матрицы, типич-
ные размеры электрода: длина Z = 40 мкм; ширина L = 5 мкм; зазоры между
ними l < 1...2 мкм; число электродов обычно 5 ⋅ 10 2...2 ⋅ 103 в линейном и
10 4...10 6 в матричном ФПЗС. Электроды изготавливаются из алюминия или

124