تحقیق موضوع فوتودیودهای اوالانژ

لینک دانلود خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع :  .doc ( قابل ویرایش اماده پرینت )

تعداد : 10 صفحه

---

 قسمتی متن : 

فوتودیودهای اوالانژ (APDS)

APDS سیگنال طی فرایند اشکارسازی تقویت کنند . انها یک اصل مشابه لوله «فوتومولتی پلایر» بکار رفته اشکارسازی تشعشع هسته استفاده کنند . لوله فوتومولتی پلایر :

1-یک فوتون واحد که دستگاه عمل کند یک الکترون واحد منتشر نماید .

2-این الکترون طریق یک میدان الکتریکی شتاب داده شود اینکه یک ماده هدف برخورد نماید .

3-این برخورد هدف باعث «فیلتراسیون ضربه ای» شود که الکترون‌های متعددی منتشر نماید .

4-این الکترون طریق میدان شتاب گیرند هدف دیگر می‌خورند .

5-این امر الکترون بیشتری منتشر کند فرایند تکرار شود اینکه الکترون یک عنصر جمع اوری کننده برخورد کند . لذا ، طی مراحل گوناگون ، یک فوتون یک جریان الکترون منجر شود .

APD لوله فوتومولتی پلایر فرق دارند . لوله‌های‌فوتومولتی‌‌ پلایر‌

لوله خلاء هدف قرار گرفته طول لوله باشند . APD‌ها همان اصول استفاده کنند اما تکثیر داخل خود ماده نیمه هادی صورت گیرد . فرایند APD منجر یک تقویت داخلی بین 7 100 برابر شود . هر دو الکترون سوراخ (حفره ها) اکنون توانند فرایند تقویت کمک نمایند . حال ، یک مسئله کوچک وجود دارد . نگاه اشکار شود که وقتی یک الکترون یک اتم یونیزه می‌کند یک الکترون اضافی حفره اضافی تولید شود . الکترون طرف چپ عکس حرکت کند حفره سمت راست رود . اگر حفره اتم یونیزه شود یک الکترون (و یک حفره) ازاد کند الکترون چپ حرکت کند دوباره شروع نماید !‌

اگر سوراخ حفره دارای فرصت برابر یونیزاسیون باشند می‌توانیم یک بهمن کنترل نشده بدست اوریم که هرگز متوقف نمی شود ! بنابراین وسایل طوری ساخته شوند که یکی حاملان بار دارای یک استعداد امادگی بیشتری یونیزاسیون نسبت دیگری باشند .

نتیجه فرایند فوق که یک فوتون وارد شونده منفرد بتواند منجر تولید بین 10 100 چندین جفت حفره - الکترون شود . موارد مهم درباره دستگاه فوق الذکر که ناحیه تکثیر خیلی کوچک جذب داخل لایه n بجای نزدیک اتصال رخ دهد . یعنی ، جذب تکثیر نواحی جداگانه صورت گیرند . شکل 103 ملاحظه کنید . دو عامل مهم وجود دارد : 1-استحکام میدان الکتریکی مورد نیاز خیلی بالا است() . حضور چنین میدان قوی ، نقائص ناحیه تکثیر (مثل عدم انطباق شبکه ، ناخالصی حتی تغییرات غلظت دو پانت) توانند تولید نواحی کوچکی تکثیر کنترل شده موسوم «میکروپلازماسی» نمایند . کنترل پدیده ناحیه تکثیر لازم کوچک باشد . ایمنی امر، حلقه محافظ فوق الذکر نصب شده . اطراف لبه ناحیه تکثیر شما توانید نظمی نقائصی ماده ببینید . بدون حلقه محافظ موارد بصورت محل میکروپلازماس عمل کنند . بعلاوه ، ایجاد یک میدان الکتریکی استحکام لازم ما لازم یک ولتاژ بایاس کاربردی بکار بریم که ضخامت ناحیه تکثیر افزایش یابد . (برای دو برابر ضخامن ناحیه - دو برابر ولتاژ کاربردی مورد نیاز خواهد ) . دمای ولتاژها (ولتاژهای بالاتر 12 ولت) گران قیمت بوده سختی دستگاه‌های نیمه هادی کنترل شوند بنابراین سعی کنیم ولتاژ کاربردی حداقل نماییم ) . یک APD یک دیود P-i-n یک بایاس معکوس بسیار بالاست . یک بایاس معکوس 50 ولت دستگاه مقایسه دیودهای p-i-n بکار رفته موضوع فوتوکانداکتیو ، مناسب که بایاس معکوس شده حدود 3 ولت .(یا کمتر)

در گذشته ، APD بازار بایاس معکوس چند صد ولت نیاز داشتند اگرچه اخیرا‌ ولتاژهای کمتری بدست امده اند . تفاوت ساختاری اصلی بین APD یک دیود p-i-n ناحیه «i» که نام گذاری مجدد لایه p گرفته . بویژه ضخیم تر یک ناحیه دستگاه تضمین یک میدان الکتریکی یکنواخت کل لایه طراحی شود . حلقه محافظ شکل جلوگیری تعامل (اندرکش) ناخواسته طرف لبه ناحیه تکثیر باشد . دستگاه صورت عمل کند :

فوتون ورودی عمدتا اتصال n-p عبور کنند (چون خیلی نازک ) لایه جذب شوند . جذب کننده یک الکترون ازاد نوار باند هادی تولید کند یک حفره باند والانس (ظرفیت) تولید گردد .

پتانسیل الکتریکی لایه n جذب الکترون طرف یک کنتاکت حفره طرف کنتاکت دیگر ، کافی . شکل الکترون طرف لایه n+ بالای دستگاه جذب شوند زیرا وقتی دستگاه بایاس معکوس می‌شود بار مثبت حمل کند . گرادیان پتانسیل لایه n حامل کاربرها بار کافی نیست انها نمی توانند انرژی کافی انجام تکثیر بدست اورند .

اطراف اتصال بین لایه n+ p میدان الکتریکی بقدری شدید که حاملان بار (در مورد فقط الکترون ها) شتاب سریع گیرند انرژی دارند . وقتی الکترون (در حال حرکت انرژی زیاد) سایر اتم‌ها شبکه برخورد کنند جفت حفره - الکترون جدید تولید می‌‌کنند . فرایند یونیزاسیون ضربه نام دارد حاملان بار منفی که جدیدا ازاد شده اند(الکترون حفره هر دو) شتاب گیرند (در جهات مخالف) ممکن مجددا برخورد نمایند .

بدلایل فوق ناحیه اتصال خیلی نازک نمی تواند فوتون برخوردی بسیاری جذب نماید .

بسیاری APD طوری طراحی شوند که لایه تهی سازی کل ناحیه p مرز ناحیه n ادامه یابد . مواد مختلفی هر کدام سه نوار باند طول موج مهم بکار برده شوند :

nm800 باند میکرون :

در باند سیلیکون معمولا بکار رود ، اگرچه ژرمانیوم بطور معقول منطقی خوب کار کند . دستگاه ژرمانیوم سطوح نویز بالاتر دستگاه سیلیکونی تولید کنند . سیلیکون دارای یک انرژی فاصله باند نسبتا زیاد بوده فط طول موج کمتر حدود 1 میکرون بکار رود . عمل ، طول موج کوتاه فقط ارتباطات فاصله کوتاه (کمتر 500 متر) مصرف شوند . دقیق سازی در