پایان نامه ارشد رایگان با موضوع روابط و افزاره

از روابط (2-18)، (2-19)، (2-20) و (2-26) مدار معادل آشکارساز PIN به صورت زیر حاصل می شود که Rs مقاومت سری پارازیتی می باشد.
شکل (2-2) مدل مداری آشکار ساز PIN
سه پایانه در این مدل وجود دارد که 2 تای آن مربوط به افزاره است و یکی مربوط به نور ورودی است.
در آنالیز DC شرط Vnζn+Vpζp<1>2-1- 3- نتایج شبیه سازی
برای مثال یک آشکارساز PIN با ساختار In0.53 Ga0.47 As-InP با مدار معادل معرفی شده شبیه سازی شده است که مقادیر مورد نیاز برای شبیه سازی از جدول (2-2) بدست می آید.
برای بررسی صحت عملکرد این مدل مداری نتایج مربوط به جریان تاریک و پاسخ فرکانسی در شکل های (2-3) و (2-4) با نتایج تجربی مرجع ]16[ مقایسه شده است.
در شکل (2-3) در ولتاژ بایاس پایین جریان تاریک مدار توسط جریان نفوذی و نشتی و در ولتاژهای بالا توسط جریان تونلی تعیین می شود.
ولتاژ شکست آشکارساز که نقش بسیار مهمی را ایفا می کند برابر 80.5 v می باشد. برای تحلیل زمانی سیگنال ورودی یک تابع گوسی 10 ps با توان پیک 1mw، ولتاژ بایاس 50v و مقاومت 50Ω است و نور از سمت p می تابد.
شکل (2-3) جریان نوری خروجی بر حسب بایاس معکوس برای توان نور ورودی مختلف]15[.
خازن این آشکارساز بسیار کوچک است و اثر خازن پارازیتی بر پاسخ موج قابل صرفنظر نیست.
شکل زیر بازده کوانتومی را برای 1μw نور ورودی بر حسب ولتاژ بایاس نشان می دهد. بازده کوانتومی نرخ تولید تعداد الکترون-حفره بر تعداد فوتون ورودی است.
شکل(2-4) بازده کوانتومی بر حسب ولتاژ ورودی]8[.
شکل (2-5) پاسخ ضربه بر حسب ولتاژ های بایاس مختلف ]15[.
2-2- مدلسازی مداری ساختار SAGCM-APD
این مدل بر اساس عناصر مداری و تئوری سیگنال ها و سیستم ها پایه ریزی می شود. 3 فاکتور مهم زمان عبور حامل ها، زمان ساختار بهمنی و عناصر پارازیتی RLC مورد بررسی قرار می گیرد.
2-2-1- مدل فیزیکی
بر اساس مرجع ]17[ مدل فیزیکی ساختار یک آشکارساز InAlAs/InGaAs
SAGCM-APD در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل (2-6) ساختار SAGCM-APD با تابش نور از بالا
الکترون ها و حفره های اولیه که در لایه جذب InGaAs تولید می شوند دراثر ولتاژ بایاس معکوس به سمت الکترود های n و p می روند. پاسخ فرکانسی الکترون ها و حفره ها به صورت زیر است]9[:
(2-30)
(2-31)
ناحیه grading از انباشنگی حامل ها در سطح مشترک بین دو لایه InGaAs/InAlAs جلوگیری می کند. لایه شارژ نیز میدان اعمالی در ناحیه تکثیر را افزایش می دهد. در لایه تکثیر InAlAs با میدان بالا الکترون های اولیه پروسه تکثیر بهمنی را آغاز می کنند و الکترون حفره های ثانویه بوجود می آیند. پاسخ فرکانسی الکترون و حفره های ثانویه از روابط زیر بدست می آیند:
(2-32)