Доброго времени суток!

Очень нужна ваша помощь и советы по следующей разработке.
Необходимо разработать устройство, позволяющее регистрировать импульсы мощностью от 10^11 до 10^8 Вт. Длительность импульса – 3нс, частота ~ кГц. Диаметр фоторегистрирующей площадки - 1.5 мм.
Так как данная область для меня фактически новая, обращаюсь к вам с рядом вопросов.

1. Какой тип фотодиодов лучше использовать PIN или лавинный? PIN обладает меньшим уровнем шума, а учитывая малый уровень сигнала, это немаловажно. С другой стороны, именно по причине малого уровня сигнала, применение ЛФД кажется более целесообразным, так как с помощью него можно получить хорошее усиление сигнала.
2. Если для PIN все ясно, то как рассчитать шум для ЛФД? В документации, данной на сайтах производителей фотодиодов (Hamamatsu, Perkin Elmer, Laser Components) приведена следующая формула для расчета спектральной плотности шума:

In^2 = 2q (Ids + (Idb + R(l)*Ps )M^2*F),

где: q - заряд электрона (в Кл),
Ids - поверхностный ток утечки фотодиода (в А),
Idb - объемный ток утечки (в А),
M - коэффициент умножения носителей,
F - избыточный коэффициент шума,
R (l) - чувствительность фотоприемника (в А/Вт);
Ps- мощность регистрируемого излучения (в Вт).

При этом темновой ток ЛФД выражается, как Id = Ids + M*Idb.
Во всех спецификациях на ЛФД дается величина только темнового тока Id. Тогда возникает вопрос, как рассчитать шум, зная только величину Id и не зная величин Ids и Idb?

3. Какие варианты схем на выходе фотодиода могут обеспечить широкую полосу пропускания (~ 200 Мгц) и низкий уровень шума <= 0.01 мкА? Пока рассматривалась классическая схема трансимпедансного усилителя на базе OPA847 (http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa847.pdf). Однако такой вариант при полосе 200Мгц и сопротивлении обратной связи Rf = 2 кОм, по моим расчет дает токовый шум, приведенный ко входу ОУ в 0.1 мкА.


Заранее большое спасибо.

Как то не стыкуется и

упс... там конечно же 10^-11 и 10^-8

Есть однофотонные лавинные фотодиоды. Может они Вам помогут.

Длина волны излучения какая ?

DS, 1064 nm


а не подскажете у кого посмотреть?

А мощность средняя или в импульсе ? А то Вы, похоже, собираетесь фотоны по частям регистрировать.

DS, мощность, как я понимаю в импульсе. Рассчитана как (энергия*количство фотонов)/время импульса. Количество фотонов рассматривлось от 1 до 1000.

Тоже не слышал. Дайте ссылку, пожалуйста.


А этот параметр кем и на каком основании задан?

SPAD погуглите.

Думаю, что для такой длины волны оптимальным будет ФЭУ с полупроводниковым катодом и замороженный до температуры ниже -30 градусов.
SPAD ориентированы на 0.6 - 0.8 мкм.

Параметр задан нашим заказчиком. Основание - видимо, это предел на котором они могут сфокусироваться.
Вообще вся эта работа связана с регистрацией параметров плазмы, и этот модуль нужен для регистрации томсоновского рассеяния. Отсюда и такой малый уровень сигнала.



по поводу ФЭУ...вроде как они по длине волны и не проходят...или я ошибаюсь?

R3809 как раз для Вас. Стоит правда, тысяч двадцать зеленых, но в плазменной физике бедным делать нечего.

DS, спасибо, пойду гляну, что за вещь

AiS, Вам нужны лавинные фотодиоды на основе структуры металл-резистор-полупроводник. Это фактически кремниевые фотоумножители.
Мы выпускаем эти приборы. Пишите в личку - дам все координаты для связи с нами.

Параметры приведите сих невиданных приборов. Кремниевые с однофотонной чувствительностью на длине волны больше микрона. Если не фуфло, мы у Вас купим пару вагонов.

+1 к предыдущему сообщению

AiS, DS
Параметры в файле. Нужная чувствительность до 1,06 мкм обеспечивается. Для серии возможна оптимизация именно под 1,06 мкм.
Координаты для связи с нами отправлю в личную почту.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Этот счетчик делают наши партнеры на кристалле фотодиода, который мы производим.

Это лавинные диоды, которые люди из ИЯИ разработали (Садыков)? Или Головинские ?

Где данные по 1.06 мкм - общие слова не годятся. Где данные по наработке - это абсолютно критический параметр для таких изделий, поскольку срок службы у SPADов веьсма мал, в отличие от ФЭУ.

Квантовая эффективность в видимом свете низкая - у Hamatsu выше 70%, при этом стоит диод с эффективной площадкой в 1мм меньше 100 долларов в розницу.

Как говорил ослик ИА, жалкое зрелище...

Интересует 850 нм на регистрацию потока меньше милливатта. Времена нарастания/спада 10 нс, лучше 3 нс и низкий шум