1. Mga Pangunahing Parameter ng Pagganap

1.1.Responsibilidad (R)

Ang pagtugon ay ang ratio ng nabuong photocurrent sa insidente na optical power, na ipinahayag sa A/W. Depende ito sa wavelength, mga katangian ng materyal, kahusayan sa kabuuan, at istraktura ng aparato. Ang mga photodiode ng InGaAs ay karaniwang nagbibigay ng mataas na responsibilidad sa 1310nm at 1550nm na mga telecommunications band, bagama't ang eksaktong halaga ay nag-iiba ayon sa disenyo ng device at mga kondisyon ng operating. Ang mas mataas na responsivity ay gumagawa ng mas maraming photocurrent para sa isang partikular na optical input, na maaaring mapabuti ang sensitivity ng pagtuklas kapag nananatiling maihahambing ang iba pang pinagmumulan ng ingay.

1.2.Madilim na Kasalukuyang (Id)

Ang dark current ay ang leakage current na dumadaloy sa isang photodiode sa kawalan ng incident light. Maaari itong lumabas mula sa ilang mekanismo, kabilang ang thermal generation-recombination, carrier diffusion, surface leakage, at mga depekto ng device. Karaniwang tumataas ang madilim na kasalukuyang may reverse bias at temperatura at nag-aambag sa sahig ng ingay ng detector. Ang low dark current ay partikular na mahalaga para sa low-light detection at precision optical power measurement.

1.3.Junction Capacitance (Cj) at Bandwidth

Ang junction capacitance ay ang capacitance na nauugnay sa photodiode junction. Kasama ang paglaban sa pagkarga, maaari itong bumuo ng isang RC low-pass na tugon na naglilimita sa bandwidth ng detector. Ang mas mababang junction capacitance sa pangkalahatan ay nagbibigay-daan sa mas mataas na bandwidth, habang ang junction capacitance ay karaniwang bumababa sa pagtaas ng reverse bias at tumataas sa aktibong lugar.

Kapag ang tugon ng RC ay ang nangingibabaw na limitasyon ng bandwidth, ang tinatayang 3dB bandwidth ay maaaring tantyahin bilang:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

Ang aktwal na bandwidth ng photodiode ay nakasalalay din sa oras ng pagbibiyahe ng carrier, resistensya ng serye, mga parasitiko ng pakete, at ang circuit ng pagbabasa. Ang mas maliliit na aktibong lugar at naaangkop na reverse bias ay maaaring makatulong na makamit ang mas mataas na bandwidth, ngunit ang pinakamainam na disenyo ay nakasalalay sa istraktura ng detector at mga kinakailangan sa aplikasyon.

1.4.Diameter ng Aktibong Lugar

Ang aktibong lugar ay ang photosensitive na rehiyon ng photodiode, karaniwang tinutukoy ng diameter nito. Ang mas malalaking aktibong lugar ay maaaring tumanggap ng mas malalaking optical beam at magbigay ng mas malaking alignment tolerance para sa free-space o divergent beam, ngunit sa pangkalahatan ay may mas mataas na junction capacitance at mas mababang bandwidth. Ang mas maliliit na aktibong lugar ay nagbibigay ng mas mababang kapasidad at potensyal na mas mabilis na pagtugon, ngunit nangangailangan ng mas tumpak na optical alignment. Ang pinakamainam na aktibong lugar ay nakasalalay sa laki ng beam, paraan ng pagkabit, optical power, at mga kinakailangan sa bandwidth.

1.5.Saklaw ng Tugon sa Spectral

Ang spectral response range ay tumutukoy sa mga wavelength kung saan ang photodiode ay nagbibigay ng kapaki-pakinabang na photoresponse. Ang short-wavelength na limitasyon ay naiimpluwensyahan ng absorption at transmission sa istraktura ng device, habang ang long-wavelength na cutoff ay pangunahing tinutukoy ng semiconductor bandgap. Ang mga standard na InGaAs photodiode ay karaniwang nagbibigay ng tugon mula sa humigit-kumulang 900nm hanggang 1700nm, depende sa istraktura ng device at komposisyon ng materyal. Ang mga variant ng extended-wavelength na InGaAs ay maaaring mag-extend ng tugon sa humigit-kumulang 2.6µm o higit pa para sa extended-SWIR at spectroscopy na mga application.

1.6.Linearity

Photodiode linearity ay tumutukoy sa proporsyonal na relasyon sa pagitan ng insidente optical power at output photocurrent. Ang magandang linearity ay mahalaga para sa optical power meter, optical monitoring, at quantitative measurement applications. Ang mga photodiode ng PIN ay maaaring magbigay ng isang mataas na linear na tugon sa isang malawak na optical power range kapag pinapatakbo sa loob ng kanilang mga tinukoy na kondisyon. Sa mataas na optical power, ang linearity ay maaaring limitahan ng series resistance, voltage drop, saturation, space-charge effect, at ang readout circuit. Sa mababang optical power, ang katumpakan ng pagsukat ay lalong naaapektuhan ng madilim na agos at ng pangkalahatang detektor na ingay sa sahig.

2. Mga Karaniwang Aplikasyon

2.1.Pagsukat at Pagsubaybay sa Optical Power

Ang mga photodiode ay malawakang ginagamit sa mga handheld at benchtop na optical power meter, pati na rin ang mga built-in na optical power monitoring module sa komunikasyon at mga kagamitan sa pagsubok. Ang mga photodiode ng InGaAs na may angkop na mga aktibong lugar, mataas na pagtugon, mababang dark current, at magandang linearity ay karaniwang ginagamit para sa optical power measurement. Ang mas malalaking aktibong lugar ay makakapagbigay ng higit na tolerance sa beam-position at alignment variation, habang ang mababang dark current ay nakakatulong na mapabuti ang katumpakan ng pagsukat sa mababang optical power level.

2.2.Mga Receiver ng Fiber-Optic Communication

Sa mga optical communication receiver, ang mga photodiode ay nagko-convert ng mga modulated optical signal sa mga electrical signal para sa kasunod na pagproseso. Ang mga photodiode ng PIN ay malawakang ginagamit kung saan kinakailangan ang mataas na bilis, linearity, at sapat na sensitivity, habang ang mga APD ay nagbibigay ng panloob na pakinabang para sa mga application na nangangailangan ng mas mataas na sensitivity ng receiver. Ang pagpili sa pagitan ng PIN at APD ay nakasalalay sa badyet ng link, rate ng data, arkitektura ng receiver, at mga kinakailangan sa gastos.

2.3.Fiber-Optic Sensing

Ang mga distributed fiber-optic sensing system, kabilang ang distributed temperature sensing (DTS), distributed acoustic sensing (DAS), at Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA), ay gumagamit ng mga photodetector upang sukatin ang mga backscattered o reflected na optical signal mula sa sensing fiber. Ang mga photodiode ng InGaAs ay karaniwang ginagamit para sa mga system na tumatakbo sa paligid ng 1550nm na rehiyon, na may responsivity, ingay, at bandwidth na pinili ayon sa partikular na pamamaraan ng sensing at arkitektura ng system.

2.4.Laser Power Monitoring at Control

Ang mga photodiode ay malawakang ginagamit para sa real-time na laser output power monitoring at feedback control. Maraming butterfly at TO-CAN laser packages ang maaaring magsama ng monitor photodiode para magsampol ng bahagi ng laser output, na nagpapagana ng automatic power control (APC). Ginagamit din ang mga panlabas na photodiode para sa L-I-V testing, optical power monitoring, wavelength-scan characterization, at iba pang mga aplikasyon ng pagsukat ng laser. Ang mga InGaAs photodiodes ay angkop na angkop sa pagsubaybay sa telecom at sensing lasers na tumatakbo sa loob ng kanilang spectral response range.

2.5.Near-Infrared Spectroscopy at Analytical Instrumentation

Gumagamit ang mga NIR spectroscopy system ng mga photodiode upang makita ang liwanag na ipinapadala o nasasalamin mula sa mga sample para sa pagsusuri ng komposisyon ng kemikal, nilalaman ng kahalumigmigan, at mga katangian ng materyal. Ang mga photodiode ng InGaAs na may tugon na umaabot sa 1700nm ay sumasaklaw sa mahahalagang katangian ng pagsipsip ng NIR ng tubig, hydrocarbons, at iba pang mga organikong compound. Ang mababang ingay at mahusay na nailalarawan na parang multo na pagtugon ay mahalaga para sa tumpak na mga sukat ng dami.

2.6.Industrial at Environmental Sensing

Maaaring gamitin ang InGaAs photodiodes sa mga optical sensing system na tumatakbo sa loob ng near-infrared range, kabilang ang NIR TDLAS gas detection, optical position sensing, at iba pang pang-industriya na mga application sa pagsukat. Sa mga sistema ng TDLAS, nakikita ng photodiode ang ilaw ng laser na ipinadala sa pamamagitan ng isang gas cell, habang ang mga pagbabago sa optical intensity sa target na wavelength ng absorption ay sinusuri upang matukoy ang konsentrasyon ng gas. Dapat piliin ang tugon ng wavelength ng detector, pagganap ng ingay, at dynamic na hanay ayon sa partikular na arkitektura ng sensing.