Séance de cours

Détection de photons: Avalanche Photodiodes

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Dans cours

MICRO-330: Capteurs

Principes physiques et électronique utilisés dans les capteurs. Applications des capteurs. ...

Description

Cette séance de cours explique le comportement d'une diode dans des conditions d'avalanche, où les photons déclenchent des paires électron-trou conduisant à un effet d'avalanche. La séance de cours couvre la génération de multiples paires électron-trou par un seul photon, le concept de bruit excessif et la mise en œuvre de photodiodes à avalanche pour détecter des photons uniques. Il aborde également les défis des taux de comptage des ténèbres et les limites du comptage des photons en raison de la génération thermique de paires électron-trou. En outre, il explore les détecteurs sensibles à la position (PSD) et les photodiodes à quadrant pour la détection spatiale de la lumière, en se concentrant sur leurs applications en microscopie et en microscopie à force atomique (AFM) pour l'imagerie de surface à haute résolution.

Enseignant·e·s (3)

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Giovanni Boero

Expertise Nuclear magnetic resonance (NMR), Electron spin resonance (ESR), Ferromagnetic resonance (FMR), RF/MW discrete and integrated electronics, Magnetic sensors, Noise phenomena. Born in Genova (Italy). Married with two children. Speaks italian, english, french.Workplaces:1996-present: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland.1994-1996: Organization Europeenne pour la Recherche Nucleaire (CERN),Geneva,Switzerland.1993-1995: Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Bat

Herbert Shea

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Myoung Ju Kim, Xintong Tong, Huapeng Zhang, Rohit Kadungamparambil John, Yichi Luo, Lucas Aurélien Jourdan, Ayana Mizutani, Donghyun Kim A dirigé les thèses EPFL de Michael Bodendorfer, Renato Krpoun, Samuel Rosset, Muhamed Niklaus, Kaustav Ghose, Samin Akbari, Vinu Lalgudi Venkatraman, Luc Maffli, Simon Dandavino, Tobias Bandi, Subha Chakraborty, Pietro Romano, Alexandre Poulin, Marianna Fighera, Nadine Besse, Alexis Pierre Henri Marette, Reto Wiesendanger, Fr

Source officielle

Concepts associés (24)

Microscopie

La microscopie est un ensemble de techniques d' des objets de petites dimensions. Quelle que soit la technique employée, l'appareil utilisé pour rendre possible cette observation est appelé un . Des mots grecs anciens mikros et skopein signifiant respectivement « petit » et « examiner », la microscopie désigne étymologiquement l'observation d'objets invisibles à l'œil nu. On distingue principalement trois types de microscopies : la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à sonde locale.

Microscopie à super-résolution

La microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles.

Photodiode

Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de capter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique. Comme beaucoup de diodes en électronique elle est constituée d'une jonction PN. Cette configuration de base fut améliorée par l'introduction d'une zone intrinsèque (I) pour constituer la photodiode PIN. En absence de polarisation (appelé mode photovoltaïque) elle crée une tension. En polarisation inverse par une alimentation externe (mode photoampérique), elle crée un courant.

Avalanche photodiode

An avalanche photodiode (APD) is a highly sensitive semiconductor photodiode detector that exploits the photoelectric effect to convert light into electricity. From a functional standpoint, they can be regarded as the semiconductor analog of photomultiplier tubes. The avalanche photodiode (APD) was invented by Japanese engineer Jun-ichi Nishizawa in 1952. However, study of avalanche breakdown, microplasma defects in silicon and germanium and the investigation of optical detection using p-n junctions predate this patent.

Bruit de mesure

En métrologie, le bruit de mesure est l'ensemble des signaux parasites qui se superposent au signal que l'on cherche à obtenir au moyen d'une mesure d'un phénomène physique. Ces signaux sont une gêne pour la compréhension de l'information que le signal transporte. La métrologie vise donc notamment à connaître leurs origines et à les caractériser, afin de les éliminer et d'obtenir le signal d'origine aussi distinctement que possible. La source du bruit d'origine externe est externe au système physique générant le signal utile et agit par influence sur celui-ci.

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Explore les principes de la microscopie optique, les techniques, les limites de résolution et les avancées en microscopie.

Bruit d'émission spontanée amplifié dans les amplificateurs de fibres

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Métrologie électrique: Techniques de réduction du bruit

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Photodiodes d'avalanche: principes et applications

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