Intelligente Fahrzeuge, Maschinen und Geräte bewegen sich immer autonomer durch eine zunehmend vernetzte Welt. Damit sie ihre Umwelt präzise wahrnehmen und entsprechend reagieren können, kommt der Entfernungsmessung und der optischen Kommunikation eine bedeutende Rolle zu. In diesen Fällen und in vielen weiteren Anwendungen spielen Avalanche-Photodioden, kurz APD, als Bauelemente ihre Vorteile aus.
Definition APD: Avalanche-Photodioden sind Dioden mit einem internen Verstärkungsmechanismus. Er ermöglicht es ihnen, selbst schwache optische Signalstärken und sogar einzelne Photonen zu erkennen.
Ihr Unternehmen realisiert Mess- oder Kommunikationslösungen, die auch geringe Lichtstärken bewältigen müssen? Mit First Sensor haben Sie einen erfahrenen Partner an Ihrer Seite, der die passende APD für Ihre Herausforderung bereitstellt.
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APDs tragen ihren Namen nicht ohne Grund: Der Begriff „avalanche“ (engl. für Lawine) bezeichnet die interne Verstärkung der APD – der sogenannte Lawinendurchbruch.
In herkömmlichen Dioden erzeugen einfallende Photonen Elektronen-Lochpaare. Sie liefern einen messbaren Photostrom. Bei der Avalanche-Diode löst eine angelegte Sperrspannung eine Lawine aus - sie sorgt dafür, dass die Elektronen-Lochpaare beschleunigt werden. Die dadurch entstehende Stoßionisation hebt weitere Elektronen ins Leitungsband. Diese nehmen weitere Energie auf und heben ihrerseits neue Elektronen in das Leitungsband. Dieser als Lawinendurchbruch bezeichnete Prozess kann für den Detektor einen Multiplikationsfaktor von einigen Hundert erreichen.
Avalanche-Dioden sind schneller und empfindlicher als herkömmliche Photodioden. Außderm ist die spektrale Empfindlichkeit der Avalanche-Photodioden besonders hoch. Je nach Material liegt sie bei Wellenlängen bis zu 1.700 nm. First Sensor entwickelt und fertigt Avalanche-Photodioden für verschiedene Wellenlänge, die in Serien unterteilt sind. Das Angebot umfasst unterschiedliche Technologien für jede Anforderung:
Mit 650 nm bis 850 nm für hohe Grenzfrequenzen glänzt diese Avalanche-Diode in verschiedenen Industrieanwendungen, wie Laserscannern oder bei der optischen Kommunikation.
Mit ihrer erhöhten NIR-Sensibilität bis 900 nm ist diese Avalanche-Diode die ideale Wahl für Lidar-Applikationen. Light Detection and Ranging, kurz Lidar genannt, dient der Abstands- und Geschwindigkeitsmessung und kommt in immer mehr Bereichen der Mobilität zum Einsatz, etwa bei mobilen Geschwindigkeitskontrollen oder für Fahrerassistenzsysteme.
Diese Dioden detektieren Wellenlängen im Bereich von bis zu 1.064 nm und sind damit besonders geeignet für langwelligere Strahlungsbereiche.
Gemäß Ihrer Produktanforderungen lassen sich Material und Prozessierung individuell anpassen. So lassen sich spezifische Parameter, wie die Sensibilität bei unterschiedlichen Wellenlängen, die Geschwindigkeit der APDs und ihre Kapazität an Ihre Projekte anpassen und optimieren.
Die Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Wellenlänge ist für alle Serien in der untenstehenden interaktiven Grafik ersichtlich. Mit einem einfachen Mausklick können Sie zwischen den Serien wählen.
Spektrale Empfindlichkeit
(T=typ. 23 °C, M=100)
Insbesondere wenn bei der optischen Kommunikation oder der Entfernungsmessung nur ein geringer Signalpegel zur Verfügung steht, ermöglichen Avalanche-Photodioden präzise und schnelle Messungen.
Bei Applikationen im Bereich hoher Modulationsfrequenzen haben APDs ebenfalls ein Einsatzgebiet. Das durch den Lawineneffekt erhöhte Rauschen ist bei Frequenzen ab ca. 60 MHz zumeist niedriger als das Rauschen einer Kombination aus konventioneller Photodiode mit externer Verstärkerelektronik.
Zu den typischen Anwendungen von APDs gehören daher:
Wir beraten Sie individuell, um die Technologie zu finden, die Ihr Projekt zum Erfolg führt. Einen ersten Überblick über den Zusammenhang zwischen der Empfindlichkeit der Avalanche-Photodiode und der Wellenlänge bei allen Fotodioden verschafft Ihnen die folgende Grafik. Klicken Sie mit der Maus, um zwischen den verschiedenen Produkten hin und her zu schalten.
Straßengebundene Mobilität wird sicherer, effizienter und autonomer. Fahrerassistenzsysteme überprüfen während der Fahrt kontinuierlich Variablen, wie den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, die zulässige Geschwindigkeit, aber auch Hindernisse auf der Fahrbahn und andere Gefahren. Gerade beim autonomen Fahren beziehungsweise bei fahrerlosen Transportfahrzeugen wird in Zukunft der Einsatz von optischer Abstands- und Geschwindigkeitsmessung unverzichtbar werden. Die Technologie erlaubt in Fahrzeugen die kontinuierliche Überprüfung der Umgebung und stellt sicher, dass der Fahrweg eingehalten wird und Gefahren durch Hindernisse vermieden werden.
Die meist als kompakte Sensormodule eingebauten Systeme sind auf sichere, präzise APDs angewiesen, die eine hohe NIR-Empfindlichkeit aufweisen. Hierbei ist Know-how und Branchenkompetenz gefragt. Wenn Avalanche-Dioden außerhalb von Raumtemperaturen in mobilen Anwendungen betrieben werden, führt dies leicht zu Änderungen der Betriebs- beziehungsweise Durchbruchspannung, der Verstärkung, des Dunkelstroms, der Empfindlichkeit, der Kapazität, sowie der Anstiegszeit und des Hellstroms.
First Sensor gibt daher den Temperaturkoeffizienten an und stellt Kunden umfangreiche Datenblätter über jedes Bauteil zur Verfügung. Mit unserer branchenübergreifenden Erfahrung finden wir für jedes Kundenprojekt genau die richtige Lösung – damit Ihre Applikation erfolgreich zum Teil der Mobilität der Zukunft wird.
Sie möchten wissen, welche vielfältigen Perspektiven Ihnen die innovativen, zuverlässigen und langlebigen Sensor-Lösungen von First Sensor eröffnen können? Dann fragen Sie unsere Spezialisten! Wir beraten Sie gerne.
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