EO530

ELETTRONICA OGGI 530 - novembre | dicembre 2025 61 tecnologia portatori secondari. Questo rende i diodi così sensibili che alcuni possono persino rilevare un singolo fotone. La sensibilità di un APD a particolari lunghezze d’onda è determinata dai materiali semiconduttori su cui si basa. Gli APD al silicio hanno una sensibilità di picco intorno a 900 nm e possono essere utilizzati con un guadagno valanga tipico compreso tra 50 e 1.000. Gli APD a base di germanio o arseniuro di indio-gallio (InGaAs) sono più sensibili nell’intervallo 1.000-1.700 nm. Tuttavia, i fattori di guadagno tipici sono limitati tra 10 e 40 e limitati dal maggiore rumo- re prodotto dall’effetto valanga in questi semiconduttori composti. In- GaAs si comporta meglio del germanio sotto questo aspetto. Inoltre, poiché gli APD InGaAs si basano su un processo a semiconduttore composto, costano più delle versioni in silicio. Con queste limitazio- ni, perché qualcuno sceglierebbe un APD InGaAs invece di uno al silicio? La risposta riguarda la lunghezza d’onda di funzionamento. Gli APD al silicio sono sensibili intorno a 905 nm, vicino alla parte di luce visibile dello spettro elettromagnetico. La luce infrarossa che rag- giunge l’occhio umano può produrre danni retinici a questa lunghez- za d’onda; quindi, ci sono limiti alla potenza di uscita dei trasmettitori laser a diodo che possono essere utilizzati. Questo limita la gamma operativa dei sistemi che utilizzano APD al silicio. Al contrario, gli APD InGaAs, che normalmente operano da 1.300 nm a 1.550 nm (quest’ultima la più comune), sono scelti quando i sistemi devono essere ‘eye-safe’. Tali sistemi possono utilizzare laser IR centinaia di volte più potenti per raggiungere distanze operative maggiori senza mettere a rischio la vista. Una sfida annosa è stata ridurre il rumore prodotto dall’effetto valan- ga negli APD InGaAs per migliorarne la sensibilità. L’introduzione di una lega di antimonio nel processo produttivo del semiconduttore composto ha recentemente permesso un progresso importante e por- tato diversi altri vantaggi prestazionali. Antimonio negli APD Negli APD convenzionali, il processo a valanga descritto prima ge- nera un rumore significativo, compromettendo così la sensibilità. Questo perché i materiali utilizzati per lo strato di moltiplicazione hanno la stessa probabilità di produrre lacune come elettroni attra- verso l’ionizzazione da impatto, con il forte campo elettrico che in- duce le lacune caricate positivamente ad accelerare in direzione op- posta a quella degli elettroni caricati negativamente. Si tratta di un processo caotico che può comportare esiti molto differenti ogni volta che un elettrone viene immesso nello strato di moltiplicazione. In alcu- ni casi, il processo a valanga può continuare indefinitamente, in altri Applicando una polarizzazione inversa a un fotodiodo a valanga, si produce guadagno interno FOTODIODO A VALANGA APD MATERIALS Risposta spettrale dei fotodiodi