{"id":1500,"date":"2026-02-11T02:25:38","date_gmt":"2026-02-11T02:25:38","guid":{"rendered":"https:\/\/photo-detector.com\/?p=1500"},"modified":"2026-02-11T02:33:48","modified_gmt":"2026-02-11T02:33:48","slug":"lidar-fotodioden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/photo-detector.com\/de\/lidar-fotodioden\/","title":{"rendered":"LiDAR-Photodioden: Warum APDs und PINs beim autonomen Fahren immer noch der K\u00f6nig sind"},"content":{"rendered":"

Der Hype um das autonome Fahren ist eine Achterbahnfahrt gewesen. Vor ein paar Jahren dachte jeder, dass wir bis 2025 auf dem R\u00fccksitz unserer Autos schlafen w\u00fcrden. Das hat sich nat\u00fcrlich nicht bewahrheitet. Aber w\u00e4hrend sich die Mainstream-Medien mit KI-Chatbots besch\u00e4ftigen, wird die Arbeit in den Hardware-Gr\u00e4ben jetzt erst richtig ernst.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie ein Ingenieur oder ein Beschaffungsmanager bei einem LiDAR-Startup oder einem Automobil-OEM sind, kennen Sie das Problem. Sie versuchen, ein Gleichgewicht zwischen Reichweite, Aufl\u00f6sung und der l\u00e4stigen Sache namens Kosten<\/em>. Jeder will 1550nm FMCW-Leistung, aber niemand will die Rechnung daf\u00fcr bezahlen.<\/p>\n\n\n\n

Dies ist der Ort, an dem LiDAR-Photodioden<\/strong> wieder ins Gespr\u00e4ch kommen. Konkret geht es um Silizium-PINs und Avalanche-Photodioden (APDs).<\/p>\n\n\n\n

Unter BeePhoton<\/strong>, Wir haben den Wandel aus erster Hand miterlebt. Wir erhalten t\u00e4glich Anfragen nach dem \u201cn\u00e4chsten gro\u00dfen Ding\u201d, aber wenn wir uns die Spezifikationen und das Budget ansehen, stellen 90% der Projekte fest, dass optimierte Detektoren auf Siliziumbasis tats\u00e4chlich das sind, was sie brauchen. Heute werde ich Ihnen erl\u00e4utern, warum diese Technologie nicht nur \u201calte\u201d Hardware ist, sondern das R\u00fcckgrat der LiDAR-Sensoren f\u00fcr Kraftfahrzeuge<\/strong> Markt.<\/p>\n\n\n\n

Der wahre Engpass bei LiDAR-Sensoren im Automobil<\/h2>\n\n\n\n

Der Laser ist normalerweise nicht das Problem. Wir haben viele leistungsstarke Laser. Das Problem ist, diese Photonen einzufangen, wenn sie von einem schwarzen Reifen in 200 Metern Entfernung im Regen zur\u00fcckprallen.<\/p>\n\n\n\n

Die Empfindlichkeit des Empf\u00e4ngers ist entscheidend.<\/p>\n\n\n\n

In der Welt der Komponenten f\u00fcr autonomes Fahren<\/strong>, ist der Fotodetektor der unbesungene Held. Sie k\u00f6nnen so viel Strom wie Sie wollen (nat\u00fcrlich innerhalb der Sicherheitsgrenzen f\u00fcr die Augen), aber wenn Ihr LiDAR-Photodioden<\/strong> sind taub, Sie sind blind.<\/p>\n\n\n\n

Wir erleben oft, dass sich Ingenieure \u00fcber die Dichte von Punktwolken Gedanken machen, bevor sie \u00fcberhaupt ihr Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis (SNR) gel\u00f6st haben. Wenn man den falschen Detektor w\u00e4hlt, k\u00e4mpft man auf verlorenem Posten gegen die Physik.<\/p>\n\n\n\n

PIN vs. Avalanche-Photodioden: Ein n\u00fcchterner Vergleich<\/h2>\n\n\n\n

Ich habe in zu vielen Sitzungen gesessen, in denen diese beiden Dinge miteinander vermischt wurden. Ja, beide verwandeln Licht in Elektrizit\u00e4t. Nein, sie sind nicht austauschbar.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie ein Flash-LiDAR f\u00fcr Anwendungen mit kurzer Reichweite (wie automatisiertes Parken oder FTS) bauen, k\u00f6nnten Sie PIN-Dioden in Betracht ziehen. Aber f\u00fcr einen Autopiloten auf der Autobahn? Sie brauchen Verst\u00e4rkung. Sie brauchen APDs.<\/p>\n\n\n\n

Im Folgenden finden Sie eine Aufschl\u00fcsselung, wie sich diese auf dem aktuellen Markt darstellen:<\/p>\n\n\n\n

Merkmal<\/th>Silizium-PIN-Fotodiode<\/th>Silizium-Avalanche-Photodiode (APD)<\/th><\/tr><\/thead>
Interne Verst\u00e4rkung<\/strong><\/td>1 (kein Gewinn)<\/td>50 bis 200 (hohe Verst\u00e4rkung)<\/td><\/tr>
Betriebsspannung<\/strong><\/td>Niedrig (5V - 20V)<\/td>Hoch (100V - 200V+)<\/td><\/tr>
Komplexit\u00e4t der Schaltung<\/strong><\/td>Einfach<\/td>Komplex (ben\u00f6tigt eine Zeitarbeitsentsch\u00e4digung)<\/td><\/tr>
Kosten<\/strong><\/td>Sehr niedrig<\/td>M\u00e4\u00dfig<\/td><\/tr>
Am besten f\u00fcr<\/strong><\/td>Kurzstrecken-LiDAR (<30m), Blitzlicht-LiDAR<\/td>ToF-LiDAR mit gro\u00dfer Reichweite (>150m)<\/td><\/tr>
Rauschfaktor<\/strong><\/td>Niedriger Dunkelstrom<\/td>Der Faktor f\u00fcr \u00fcberm\u00e4\u00dfiges Rauschen (F) kommt ins Spiel<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Wann man bei Silizium-PIN-Photodioden bleiben sollte<\/h3>\n\n\n\n

Lassen Sie sich nicht einreden, dass PINs tot sind. Sie sind kugelsicher. Sie sind im wahrsten Sinne des Wortes robust, billig und schwanken kaum mit der Temperatur.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Ihre Anwendung die Erkennung blinder Flecken oder die Innenraumrobotik betrifft, ist die Verwendung eines APD zu viel des Guten. Das ist so, als w\u00fcrde man mit einer Kettens\u00e4ge Butter schneiden. Sie f\u00fchren eine Hochspannungsvorspannungsschaltung ein, die Sie nicht brauchen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr viele unserer Kunden, die an Si-PIN-Fotodioden<\/a><\/em><\/strong>, liegt der Schwerpunkt auf der Geschwindigkeit und der Gr\u00f6\u00dfe der aktiven Fl\u00e4che. Sie wollen eine schnelle Reaktionszeit (niedrige Kapazit\u00e4t), um diese kurzen Impulse aufzul\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n

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Profi-Tipp:<\/strong> Wenn Sie ein budgetfreundliches Solid-State-LiDAR f\u00fcr industrielle FTS entwickeln wollen, sollten Sie bei Hochgeschwindigkeits-PINs bleiben. Bei Reichweiten unter 50 Metern lohnt sich der Umstieg auf APDs einfach nicht.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Warum Avalanche-Photodioden (APDs) den Fernbereich beherrschen<\/h3>\n\n\n\n

Dies ist der Ort, an dem die Magie f\u00fcr LiDAR-Detektoren<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Wenn ein Photon auf eine APD trifft, st\u00f6\u00dft es nicht nur ein Elektron aus. Aufgrund der hohen Sperrvorspannung wird dieses Elektron beschleunigt, schl\u00e4gt in das Gitter ein und st\u00f6\u00dft weitere Elektronen los. Das ist eine Lawine. Daher auch der Name.<\/p>\n\n\n\n

Diese interne Verst\u00e4rkung (M) ist der einzige Grund, warum wir mit einem 905-nm-Laser einen Fu\u00dfg\u00e4nger auf 200 Meter Entfernung sehen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

APDs sind jedoch divenhaft. Sie sind temperaturempfindlich. Steigt die Umgebungstemperatur, verschiebt sich die Durchbruchspannung, und die Verst\u00e4rkung sinkt. Wenn Sie keine R\u00fcckkopplungsschleife zur Anpassung der Vorspannung haben, wird Ihre LiDAR-Photodioden<\/strong> wird Ihnen widerspr\u00fcchliche Daten liefern. Wir haben schon erlebt, dass Start-ups bei Validierungstests gescheitert sind, nur weil sie an der Bias-Steuerung gespart haben.<\/p>\n\n\n\n

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\"PDCP08-511
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Si-PIN-Fotodiode Serie PDCP08 PDCP08-511<\/a><\/h2>\n\n
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Die PDCP08-511<\/strong> ist eine leistungsstarke Schwarze Epoxid-PIN-Fotodiode<\/strong> entwickelt f\u00fcr Pr\u00e4zisions-Infrarotanwendungen. Dieser Sensor ist in ein spezielles schwarzes Epoxidharz geh\u00fcllt und wirkt wie ein Tageslichtfilter, der St\u00f6rungen durch sichtbares Licht blockiert und gleichzeitig die Empfindlichkeit bei 940 nm maximiert. Mit einer gro\u00dfen aktiven Fl\u00e4che von 2,9\u00d72,9 mm und niedrigem Dunkelstrom gew\u00e4hrleistet er eine zuverl\u00e4ssige Signalerfassung f\u00fcr optische Schalter und Fernsteuerungssysteme, selbst in Umgebungen mit starkem Umgebungslicht.<\/p>\n\n\t\t\t<\/div><\/div>\n\n\n

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Tag\uff1a<\/span>Schwarze Epoxid-Photodiode<\/a>, <\/span>Tageslichtfilter-Sensor<\/a>, <\/span>IR-Fotodiode<\/a>, <\/span>IR-Empf\u00e4nger-Diode<\/a><\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Technische Vertiefung: Die Mathematik hinter der Erkennung<\/h2>\n\n\n\n

Ich habe keine ausgefallenen Codebl\u00f6cke versprochen, also sehen wir uns die Mathematik im Klartext an. Das ist wichtig, denn das Verst\u00e4ndnis des \u201cWarum\u201d hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Komponente aus BeePhoton<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Die Leistung Ihrer LiDAR-Photodioden<\/strong> l\u00e4uft im Wesentlichen auf das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis (SNR) hinaus.<\/p>\n\n\n\n

SNR = (Signalstrom) \/ (Gesamtrauschstrom)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Aufschl\u00fcsselung f\u00fcr einen APD:<\/p>\n\n\n\n

Signal Strom<\/strong> = P_opt * R * M
(wobei P_opt die optische Leistung, R die Empfindlichkeit und M die Verst\u00e4rkung ist)<\/em><\/p>\n\n\n\n

Rauschstrom<\/strong> umfasst drei Hauptfeinde:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Schussger\u00e4usche:<\/strong> Zuf\u00e4llige Fluktuationen aus dem Signal- und Hintergrundlicht.<\/li>\n\n\n\n
  2. Dunkles Stromrauschen:<\/strong> Der Melder l\u00f6st aus, wenn kein Licht vorhanden ist.<\/li>\n\n\n\n
  3. Thermisches (Johnson) Rauschen:<\/strong> Rauschen der Elektronik\/Widerst\u00e4nde.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Hier ist die Formel f\u00fcr dein Notizbuch ausgeschrieben:<\/p>\n\n\n\n

    i_noise_total = Sqrt( [2 * q * (I_ph + I_dark) * M^2 * F * B] + [(4 * k * T * B) \/ R_load] )<\/strong><\/p>\n\n\n\n