Avalanche photodiode (APD)는 높은 효율로 입사광을 광전류로 변환하며, 충돌 이온화에 의한 전자사태로 발생하는 내부 증폭기능을 동시에 갖는 광 검출기이다. 주로 가시영역과 적외선 영역 근처에서 광전자 증배관 (Photomultiplier Tube)의 양자효율 (Quantum efficiency)은 20 %인 반면 실리콘 APD의 경우 80 % 이상의 효율을 가지기 때문에 최근 광통신용 검출기뿐만 아니라 고에너지 실험과 의료영상 장비에 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 상용화 PD와 APD의 ...
Avalanche photodiode (APD)는 높은 효율로 입사광을 광전류로 변환하며, 충돌 이온화에 의한 전자사태로 발생하는 내부 증폭기능을 동시에 갖는 광 검출기이다. 주로 가시영역과 적외선 영역 근처에서 광전자 증배관 (Photomultiplier Tube)의 양자효율 (Quantum efficiency)은 20 %인 반면 실리콘 APD의 경우 80 % 이상의 효율을 가지기 때문에 최근 광통신용 검출기뿐만 아니라 고에너지 실험과 의료영상 장비에 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 상용화 PD와 APD의 양자효율이 절대적인 방법으로 측정되었다. 전치증폭기의 축전기와 calibrated photodiode를 이용하여 ADCchannel 값 대 전하의 비를 1.20 ADC/fC ± 0.14로 측정하였고, 이는 절대적인 변수로써 양자효율을 계산하는데 사용되었다. Blue (450 nm), Green (570 nm), Red (650 nm) LED 광을 적분구를 이용하여 calibrated PD와 각각의 검출기에 동일하게 조사하였으며, 이 때 LED 광의 power와 ADC channel 값을 동시에 측정하였다. APD의 주 특성인 증폭 특성은 APD의 전기적인 특성과 ADC channel 값을 비교한 두 가지 방법으로 측정되었고 제조사가 제시한 증폭특성과 비교되어 정의되었다. 이를 바탕으로 PD 뿐만 아니라 APD의 양자효율을 절대적인 방법으로 측정하였다.
Avalanche photodiode (APD)는 높은 효율로 입사광을 광전류로 변환하며, 충돌 이온화에 의한 전자사태로 발생하는 내부 증폭기능을 동시에 갖는 광 검출기이다. 주로 가시영역과 적외선 영역 근처에서 광전자 증배관 (Photomultiplier Tube)의 양자효율 (Quantum efficiency)은 20 %인 반면 실리콘 APD의 경우 80 % 이상의 효율을 가지기 때문에 최근 광통신용 검출기뿐만 아니라 고에너지 실험과 의료영상 장비에 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 상용화 PD와 APD의 양자효율이 절대적인 방법으로 측정되었다. 전치증폭기의 축전기와 calibrated photodiode를 이용하여 ADC channel 값 대 전하의 비를 1.20 ADC/fC ± 0.14로 측정하였고, 이는 절대적인 변수로써 양자효율을 계산하는데 사용되었다. Blue (450 nm), Green (570 nm), Red (650 nm) LED 광을 적분구를 이용하여 calibrated PD와 각각의 검출기에 동일하게 조사하였으며, 이 때 LED 광의 power와 ADC channel 값을 동시에 측정하였다. APD의 주 특성인 증폭 특성은 APD의 전기적인 특성과 ADC channel 값을 비교한 두 가지 방법으로 측정되었고 제조사가 제시한 증폭특성과 비교되어 정의되었다. 이를 바탕으로 PD 뿐만 아니라 APD의 양자효율을 절대적인 방법으로 측정하였다.
Avalanche photodiode (APD) is a photodetector that converts incident photon into photocurrent with high efficiency and simultaneously has multiplication function caused by impact ionization. The quantum efficiency of the photomultiplier tube (PMT) is about 20 % in visible and near-infrared region, w...
Avalanche photodiode (APD) is a photodetector that converts incident photon into photocurrent with high efficiency and simultaneously has multiplication function caused by impact ionization. The quantum efficiency of the photomultiplier tube (PMT) is about 20 % in visible and near-infrared region, while the efficiency of the silicon APD is higher than 80 %. Therefore, APD is widely used in high energy experiments and medical imaging as well as in optical communication. In this study, the absolute quantum efficiencies of a photodiode (PD) as well as an APD were measured. Using a preamplifier capacitor and calibrated photodiode, the ratio of ADC channel to charge was measured as (1.20 ± 0.14) ADC/fC, which was used as an absolute parameter to calculate the quantum efficiency. The LED light of blue (450 nm), green (570 nm) and red (650 nm) was irradiated to the calibrated PD and each detector using the integrating sphere and the power of the LED light and the ADC channel were measured simultaneously. The gain, which is the main characteristics of the APD, was measured by two methods: one uses the electrical characteristics of the APD and the other compares the ADC channel. The measured gain was compared with the gain provided by the manufacturer. Utilizing these gain results, the absolute quantum efficiencies of the APD and PD were measured as well.
Avalanche photodiode (APD) is a photodetector that converts incident photon into photocurrent with high efficiency and simultaneously has multiplication function caused by impact ionization. The quantum efficiency of the photomultiplier tube (PMT) is about 20 % in visible and near-infrared region, while the efficiency of the silicon APD is higher than 80 %. Therefore, APD is widely used in high energy experiments and medical imaging as well as in optical communication. In this study, the absolute quantum efficiencies of a photodiode (PD) as well as an APD were measured. Using a preamplifier capacitor and calibrated photodiode, the ratio of ADC channel to charge was measured as (1.20 ± 0.14) ADC/fC, which was used as an absolute parameter to calculate the quantum efficiency. The LED light of blue (450 nm), green (570 nm) and red (650 nm) was irradiated to the calibrated PD and each detector using the integrating sphere and the power of the LED light and the ADC channel were measured simultaneously. The gain, which is the main characteristics of the APD, was measured by two methods: one uses the electrical characteristics of the APD and the other compares the ADC channel. The measured gain was compared with the gain provided by the manufacturer. Utilizing these gain results, the absolute quantum efficiencies of the APD and PD were measured as well.
주제어
#Avalanche Photodiode Photodiode Quantum efficiency Gain
학위논문 정보
저자
제갈진
학위수여기관
경북대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
물리학과
발행연도
2019
총페이지
v, 47 p.
키워드
Avalanche Photodiode Photodiode Quantum efficiency Gain
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