PIN là linh kiện bản dẫn hoạt động theo nguyên lý nào?

APD (Avalanche Photodiode) so với PIN diode có ưu điểm nổi bật là độ nhạy cao hơn. Điều này là do APD sử dụng hiệu ứng nhân thác (avalanche effect) để khuếch đại tín hiệu quang điện, giúp phát hiện các tín hiệu ánh sáng rất yếu. Các ưu điểm khác của APD bao gồm:

• Độ nhạy cao hơn: Như đã giải thích ở trên, APD có khả năng phát hiện các tín hiệu ánh sáng yếu tốt hơn PIN diode.
• Tốc độ hoạt động nhanh hơn: APD thường có tốc độ đáp ứng nhanh hơn so với PIN diode, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu băng thông cao.

Tuy nhiên, APD cũng có một số nhược điểm:

• Dòng tối lớn hơn: APD có dòng tối lớn hơn so với PIN diode, điều này có thể gây ra nhiễu trong một số ứng dụng.
• Giá thành cao hơn: APD thường có giá thành cao hơn so với PIN diode do cấu trúc phức tạp hơn.
• Yêu cầu điện áp hoạt động cao hơn: APD yêu cầu điện áp hoạt động cao hơn so với PIN diode để tạo ra hiệu ứng nhân thác.

Trong các lựa chọn được đưa ra, "Độ nhạy cao hơn" (D) là ưu điểm chính và quan trọng nhất của APD so với PIN diode.

Linh kiện tách sóng quang (Optical Splitter) có nhiệm vụ chia tách tín hiệu quang từ một sợi quang đầu vào thành nhiều sợi quang đầu ra. Các sợi quang đầu ra này sẽ có cường độ tín hiệu quang giảm đi so với sợi quang đầu vào, tuy nhiên, nó cho phép truyền tín hiệu quang tới nhiều điểm khác nhau.

Các đáp án khác không chính xác vì:

• Đáp án A: Khuếch đại ánh sáng là chức năng của bộ khuếch đại quang.
• Đáp án B: Sửa dạng tín hiệu quang không phải chức năng chính của bộ tách sóng quang.
• Đáp án C: Biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang là chức năng của bộ phát quang hoặc bộ điều chế.
• Đáp án D: Biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện là chức năng của bộ thu quang.

Tán xạ đàn hồi là quá trình mà photon tương tác với phân tử nhưng không làm thay đổi năng lượng của photon (tức là bước sóng không đổi). Trong khi đó, tán xạ không đàn hồi là quá trình mà photon tương tác với phân tử và làm thay đổi năng lượng của photon (tức là bước sóng thay đổi).

• Khuếch đại Raman dựa trên cơ chế tán xạ không đàn hồi (Raman scattering). EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) dựa trên sự hấp thụ và phát xạ kích thích của các ion Erbium, không phải tán xạ đàn hồi.

• Tán xạ không đàn hồi có thể tạo ra nhiễu trong khuếch đại Raman vì nó tạo ra các photon có bước sóng khác với photon tín hiệu.

Vì vậy, các phát biểu A, B đều đúng.

Thời gian lên (rise time) của hệ thống là một thông số quan trọng, đặc trưng cho tốc độ đáp ứng của hệ thống đối với một tín hiệu đầu vào.

Phương án A liệt kê các thành phần gây ra sự kéo dài thời gian lên của tín hiệu quang trong hệ thống truyền dẫn, bao gồm thời gian lên của máy phát và các loại tán sắc. Phương án B khẳng định thời gian lên ảnh hưởng đến BER (Bit Error Rate) và dung lượng hệ thống, điều này đúng vì thời gian lên lớn sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn và tăng khả năng lỗi bit. Phương án C sai vì thời gian lên ảnh hưởng đến khoảng cách truyền dẫn tối đa. Thời gian lên càng lớn, khoảng cách truyền dẫn càng bị giới hạn.

Do đó, phương án D (các câu b, c đều đúng) là SAI, vì C sai. Vậy đáp án đúng là B. Ảnh hưởng đến BER và dung lượng.

Hiện tượng nhân thác lũ hạt mang điện (Impact Ionization) xảy ra trong các diode avalanche, đặc biệt là APD (Avalanche Photodiode). Trong APD, một hạt mang điện (electron hoặc lỗ trống) khi di chuyển trong vùng điện trường mạnh sẽ thu được năng lượng đủ lớn để va chạm với các nguyên tử trong mạng tinh thể bán dẫn. Các va chạm này tạo ra các cặp electron-lỗ trống mới, và quá trình này lặp đi lặp lại như một thác lũ, nhân số lượng hạt mang điện lên rất nhiều. Các diode PIN, LD (Laser Diode) và LED (Light Emitting Diode) không hoạt động dựa trên hiện tượng thác lũ hạt mang điện.