T ng công ty b u chính vi n thôngvi t namổ ư ễ ệ
h c vi n công ngh b u chính vi n thôngọ ệ ệ ư ễ
------------------
Nguy n Vĩnh Namễ
Nghiên c u mi n công tác c a ứ ề ủ
các photodiode trong h th ng thông tinệ ố
quang t c đ caoố ộ
Hà n i, 5-2005ộ
T ng công ty b u chính vi n thôngvi t namổ ư ễ ệ
h c vi n công ngh b u chính vi n thôngọ ệ ệ ư ễ
------------------
Nguy n Vĩnh Namễ
Nghiên c u mi n công tác c a ứ ề ủ
các photodiode trong h th ng thông tinệ ố
quang t c đ caoố ộ
lu n văn th c sĩ k thu tậ ạ ỹ ậ
Ng i h ng d n: TS. Hoàng Văn Võườ ướ ẫ
Hà n i, 5-2005ộ
LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt - 1 - häc viÖn c«ng nghÖ BC-VT
M c l cụ ụ
Ch vi t t t và ký hi uữ ế ắ ệ ............................ 4
Danh sách các hình vẽ ............................... 8
L I C M Nờ ả Ơ ......................................... 9
L i nói đ uờ ầ ........................................ 10
Ch ng 1. Các ph n t bi n đ i quang - đi n trong hươ ầ ử ế ổ ệ ệ
th ng thông tin quangố .................... 13
1.1. T ng quan v c u trúc c b n và nguyên lýổ ề ấ ơ ả
ho t đ ng c a h th ng thông tin quangạ ộ ủ ệ ố .......... 13
1.1.1. C u trúc c b n c a h th ng thông tinấ ơ ả ủ ệ ố
quang .......................................... 13
1.1.2. Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng thôngạ ộ ủ ệ ố
tin quang ...................................... 14
1.2. Các ph n t bi n đ i quang-đi nầ ử ế ổ ệ ............ 15
1.2.1. M t s yêu c u đ i v i các ph n t bi nộ ố ầ ố ớ ầ ử ế
đ i quang-đi n ổ ệ ................................ 15
1.2.2. PIN-Photodiode .......................... 15
1.2.3. Diode quang thác APD .................... 17
1.2.4. Đ c tuy n tĩnh c a APD & PIN-Photodiodeặ ế ủ
............................................... 19
ch ng 2. mô hình toán h c c a các photodiode ho tươ ọ ủ ạ
đ ng t c đ caoộ ở ố ộ ........................ 22
2.1. Các y u t xác l p đ c tính đ ng c a PIN–ế ố ậ ặ ộ ủ
Photodiode và APD ................................ 22
2.2. S đ đi n t ng đ ng c a PIN – Photodiodeơ ồ ệ ươ ươ ủ
và APD .......................................... 23
2.3. Mô hình toán h c c a PIN – Photodiode và APDọ ủ
................................................. 24
2.3.1. Mô hình truy n d n tín hi u ề ẫ ệ ........... 24
2.3.2. Mô hình nhi u ễ ......................... 25
27
ch ng 3. Các tham s truy n d n c a các photodiodeươ ố ề ẫ ủ
ho t đ ng t c đ caoạ ộ ở ố ộ ................... 28
NguyÔn vÜnh nam - Cao häc ®iÖn tö viÔn th«ng kho¸ IV
LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt - 2 - häc viÖn c«ng nghÖ BC-VT
3.1. H s khuy ch đ i c a APDệ ố ế ạ ủ ................. 28
3.2. Hàm truy n d n c a PIN- Photodiode và APD ề ẫ ủ . 28
3.2.1. Hàm truy n d n c a PIN- Photodiodeề ẫ ủ ..... 28
3.2.2. Hàm truy n d n c a APDề ẫ ủ .................. 29
3.3. Hàm tr ng l ng c a PIN- Photodiode và APDọ ượ ủ . 30
3.3.1. Hàm tr ng l ng c a PIN- Photodiodeọ ượ ủ . . . . 30
3.3.2. Hàm tr ng l ng c a APDọ ượ ủ ................. 30
3.4. Hàm quá đ c a PIN- Photodiode và APDộ ủ ...... 30
3.5. Tín hi u ra c a PIN – Photodiode và APD ệ ủ . . . 31
3.5.1. Truy n d n analogề ẫ ....................... 31
3.5.2. Truy n d n sề ẫ ố ........................... 34
3.6. Nhi u c a PIN – Photodiode và APDễ ủ .......... 37
3.6.1. Nhi u và phân lo i nhi u trong PIN-ễ ạ ễ
Photodiode và APD .............................. 37
3.6.2. Công su t các nhi u trong PIN-Photodiodeấ ễ
và APD ......................................... 39
3.7. T s tín hi u trên nhi uỷ ố ệ ễ .................. 47
3.7.1. M t s khái ni m c b n ộ ố ệ ơ ả ................ 47
3.7.2. Truy n d n analog ề ẫ ...................... 48
3.7.3. Truy n d n s ề ẫ ố .......................... 51
ch ng 4. mi n công tác c a các photodiode ươ ề ủ .... 58
4.1 Các đi u ki n đ xác đ nh mi n công tác c aề ệ ể ị ề ủ
các Photodiode ................................... 58
4.2. Mi n công tác c a các Photodiode trongề ủ
truy n d n analog ề ẫ ............................... 61
4.3. Mi n công tác c a các Photodiode trong truy nề ủ ề
d n s ẫ ố .......................................... 63
4.4. Ví d tính toán mi n công tác c a cácụ ề ủ
Photodiode ..................................... 66
4.4.1. Mi n công tác c a các Photodiode trongề ủ
truy n d n analog ề ẫ ............................. 66
4.4.2. Mi n công tác c a các Photodiode trongề ủ
truy n d n s ề ẫ ố ................................. 70
K t lu n và ki n nghế ậ ế ị .............................. 77
1. K t lu nế ậ ...................................... 77
2. Ki n nghế ị ...................................... 79
Tài li u tham kh oệ ả ................................. 81
NguyÔn vÜnh nam - cao häc ®iÖn tö viÔn th«ng kho¸ IV
LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt - 3 - häc viÖn c«ng nghÖ BC-VT
Ph l c A: Ch ng trình tính toán mi n công tác c aụ ụ ươ ề ủ
photodiode .............................. 82
A.1. L a ch n ngôn ng l p trìnhự ọ ữ ậ ................ 82
A.2. Gi i thi u ch ng trình tính toánớ ệ ươ .......... 83
A.3. Tính toán mi n công tác c a Photodiodeề ủ ..... 88
A.3.1. Mi n công tác c a các Photodiode trongề ủ
truy n d n analog ề ẫ ............................. 88
A.3.2. Mi n công tác c a các Photodiode trongề ủ
truy n d n Digitalề ẫ ............................. 89
A.4 M t s hình nh mô t k t qu tính toánộ ố ả ả ế ả ..... 91
Ph l c B. Ch ng minh công th c (4-24)ụ ụ ứ ứ ............ 94
NguyÔn vÜnh nam - cao häc ®iÖn tö viÔn th«ng kho¸ IV