Фотоприймачi з внутрiшнiм пiдсиленням
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
ю у широкiй областi множення. Це випливаСФ з високого вiдношення коефiцiСФнтiв iонiзацii електронiв i дiрок у кремнii, що у правильно сконструйованих детекторах повинно лежати в межах 0,02 ...0,08. Щоб досягти найменших шумiв, необхiдне запровадження випромiнювання в n-область через p-контакт. У цьому випадку товщина кристалу повинна складати 50 ...70 мкм, що ускладнюСФ технологiчне виконання приладу.
Найбiльш доступнi для виготовлення ЛФД на епiтаксiальнiй структурi типу p-n+ iз добре контрольованим профiлем p-областi. У цьому випадку випромiнювання падаСФ з боку n+-прошарку. На мал. 2.5 зображений розтин епiтаксiального лавинного фотодiода для ВОЛЗ.
Мал. 2.5. Розтин епiтаксального ЛФД iз n+-p-?-p+-структурою:
1 покриття, що зменшуСФ вiдбиття, (Si3Ni4);
2 епiтаксiальна ?-область(? >> 300 ОмтАвсм);
3 p+-пiдкладка.
Мал. 2.6. Залежнiсть коефiцiСФнта множення вiд напруги на дiодi при
рiзноманiтних температурах.
Основнi фiзичнi характеристики.
Постiйна часу ЛФД n-p-i-p-типу визначаСФться часом розвитку лавини в областi множення M (де 1час прольоту носiСФм областi множення) i часом прольоту носiiв вiд областi множення до контакту др
лдф = M1 + др, (2.5)
причому
M1 = MNл.м,
Де ?еф = ?n?p / (?n + ?p ); ?n, ?p швидкостi електронiв i областi множення; dл.м ширина "лавинноi" областi; N л.м константа, обумовлена спiввiдношенням коефiцiСФнтiв iонiзацii електронiв i дiрок, що змiнюСФться вiд 1/3 при iхнiй рiвностi до 2 при коефiцiСФнтi множення iстотно меншому для дiрок, нiж для електронiв. Як правило, перший доданок. (2.5 ) iстотно менше другого, тобто iнерцiйнiсть ЛФД визначаСФться не процесами множення, а проходженням носiiв через область щодо слабкого поля до контакту.
Оскiльки ЛФД працюють в областi великих обернених зсувiв, то iхня СФмнiсть не виявляСФться i не обмежуСФ швидкодii.
Шум-фактор F ЛФД зростаСФ з ростом вiдношення коефiцiСФнтiв iонiзацii дiрок i електронiв: kеф = ?p?n. У ЛФД при iнжекцii тiльки електронiв
Fn = kефMn + (2 - 1/Mn)(1 - kеф).
Шум-фактор менше, якщо початкове множення починаСФться електронами, тобто носiями з великим коефiцiСФнтом iонiзацii. Тому краще виготовляти ЛФД iз напiвпровiдника p-типу провiдностi.
Спектральная щiльнiсть шумового току Iш, може бути визначена зi спiввiдношення
= 2q(IтM2F + I).
Робоча напруга, як уже вiдзначалося, повинна пiдтримуватися постiйною iз високою точнiстю. Для зниження вимог до напруги живлення для ЛФД використовують структуру n-p-i-p-типу. Введення областi з власною провiднiстю призводить до перерозподiлу прикладеноi напруги мiж нею й областю лавинного множення. Оскiльки падiння напруги на областi з власною провiднiстю повязано лiнiйним законом iз минущим струмом, то ii наявнiсть сприяСФ стабiлiзацii струму ЛФД i знижуСФ вимоги до стабiльностi напруги зсуву. Проте робити цю область занадто протяжною не можна, тому що це сильно збiльшуСФ роботу напруги i пiдвищуСФ iнерцiйнiсть. Наприклад, для структури з розмiрами областi лавинного множення декiлька мiкрон у звичайному ЛФД необхiдно пiдтримувати напругу зсуву з точнiстю 0,2% для забезпечення коефiцiСФнта множення, рiвного 50. Введення i-областi товщиною порядку 50 мкм забезпечуСФ той же коефiцiСФнт множення при стабiлiзацii живлення 10%.
Для оптимального порогу ЛФД у широкому дiапазонi температур бажано використовувати систему регулювання зсуву, що забезпечуСФ сталiсть значення М.
РОДРЖЛ 3. ЗАСТОСУВАННЯ РЖ ПЕРСПЕКТИВИ ФОТОПРИЙМАЧРЖВ
Фотоприймачi для ультрафiолетового випромiнювання.
Фотоприймачi з чутливiстю в ультрафiолетовому (УФ) дiапазонi знайшли широке застосування в багатьох областях науки i технiки: детектування лазерного випромiнювання, спектрозональнi дослiдження Землi, астрофiзичнi дослiдження в космосi, спектрофотометрiя, медико-бiологiчнi дослiдження й iн. У бiльшостi випадкiв такi фотоприймачi крiм високоi фоточутливостi в УФ областi спектру, мають малi темновi струми, високу швидкодiю, стабiльнiстi.
Фотозчитування з перфострiчок i перфокарт.
Ранiше для введення необхiдноi iнформацii використовували перфострiчкиi перфокарти. Для зчитування з перфострiчок i перфокарт широко застосовували кремнiСФвi ФЕП i ФПВ.Вони володiють достатньою електричною потужнiстю,стiйкiстю параметрiв в широкому дiапазонi температур i добре узгоджуються з транзисторними пiдсилювальними каскадами за схемою з загальним емiтером. Важливим параметром при використаннi ФЕП в пристроях, що зчитують , СФ вiдношення амплiтуди корисного сигналу Ас до амплiтуди сигналу перешкоди Ап (фонового сигналу). При малих опорах навантаження (струмовий режим) значення Ас/Ап кремнiСФвих ФЕП досягаСФ 5 i рiзко спадаСФ зi збiльшенням опору навантаження. Розмiр вiдношення Ac/An для сигналiв напруги також зменшуСФться з ростом опору навантаження, проте межi цiСФi змiни значно меншi.
Найбiльш ефективно ФЕП розмiром 2x3 i 2х5 мм (звичайно використовуванi для фотоpчитувания з перфострiчок) працюють iз навантажувальними опорами до 500 Ом. У цьому дiапазонi навантажень вiдноснi змiни напруги i струму навантаження не перевищують 20% (в iнтервалi температур +20 - +60C).
Оптичнi системи фотозчиту?/p>