پایان نامه ارشد رایگان با موضوع زیر ساخت و مشاهده

که VB ولتاژ شکست، T0 دمای کار آشکارساز و a عدد ثابتی است که از منحنیهای تجربی بهره بر حسب دما بدست می آید.
تغییرات ضریب n با دما در رابطه زیر آمده است:
(1-11)
که b عدد ثابتی است و مانند a از منحنیهای تجربی بهره بر حسب دما بدست می آید.
1-4-7- انرژی آستانه یونیزاسیون
انرژی آستانه یونیزاسیون، انرژی حقیقی که توسط حامل اولیه تلف می شود می باشد. برای ساده ترین مورد شرط سهموی و باندهای ظرفیت، که باk2 / 2m 2ɦ توصیف شده است می توان نوشت:
(1-12)
(1-13)
انرژی آستانه I ε به عنوان کمترین انرژی لازم برای یونیزاسیون ضربه ای نیز تعریف می شود. مقدار εi نرخ یونیزاسیون الکترون ها و حفره ها را تحت تاثیر قرار می دهد. میدان الکتریکی مورد نیاز برای ایجاد یونیزاسیون ضربه ای بستگی به گاف انرژی دارد.
فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده در مدلسازی مداری آشکارسازها
2-1- مروری بر تحقیقات انجام شده در مدلسازی مداری آشکارسازها
دراین فصل به بررسی مدل های مداری ارائه شده برای آشکارسازهای مختلف نوری می پردازیم.
2-1-1- مدلسازی مداری آشکارساز نوری بهمنی PIN-APD
در ساختار این آشکارساز یک لایه آلایش نشده بین نواحی p+ و n+ قرار داده می شود و چون چگالی حامل ها در این ناحیه بسیار کم است و مقاومت این لایه زیاد است تقریبا تمام بایاس معکوس اعمالی به دو سر این لایه می افتد. به علت بهره داخلی پایین این نوع آشکارساز، آشکارسازهای نوری بهمنی (APDs) وارد عرصه شدند. این قطعات اساسا یک پیوند p-n می باشند که به طور معکوس بایاس شده اند و در ولتاژی نزدیک به ولتاژ شکست معکوس کار می کنند که در آنها حاملهای نوری تولید شده در منطقه تخلیه حین انتقالشان با کسب انرژی کافی از میدان و بوجود آوردن یونیزاسیون ضربه ای در یک فرآیند بهمنی ایجاد بهره می کنند.
در شکل زیر ساختار یک آشکارساز PIN-APD و نمودار میدان الکتریکی آن قابل مشاهده است. برای راحتی محاسبات فرضیات زیر در نظر گرفته می شود:
شکل (2-1) ساختار آشکار ساز PIN-APD . ]15[.
پهنای ناحیه تخلیه در نواحی n و p بسیار کوچکتر از پهنای ناحیه i می باشد و بنابر این از این نواحی در برابر ناحیه i می توان صرفنظر کرد.
میدان الکتریکی در ناحیه i مقداری یکنواخت و در نواحی n و p این مقدار صفر است.
برای راحتی بیشتر فرض شده است که نور از سمت لایه n تابیده شود. اگر نور از سمت p تابیده شود معادلات با کمی تغییر نیز بدست می آید.
جریان عبوری از سطح n-i از دو قسمت تشکیل شده است:
جریان نفوذی حامل های اقلیت در ناحیه n
جریان رانشی الکترون ها در ناحیه i
الکترون های ناحیه i در اثر برخورد نور به قطعه و یونش ضربه ای و تولید جفت الکترون- حفره ها در ناحیه i و الکترون هایی که به دلیل نفوذ حامل های اقلیت از ناحیه p به i راه یافته اند می باشند]15[.
برای ساختار بایاس معکوس PIN معادلات به صورت زیر می باشد: