پایان نامه ارشد رایگان با موضوع مقایسه و محاسبه

شکل (2-27) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز با اندوکتانس 0.2nH
xa=35nm, xd=80nm b) xa=100nm, xd=400nm c) xa=100nm, xd=600nm
در شکل (2-28) با حضور اندوکتانس با کاهش ضخامت لایه جذب پهنای باند افزایش می یابد. هم چنین با افزایش ضخامت لایه تکثیر پهنای باند افزایش می یابد، افزایش بیشتر در ضخامت باعث کاهش در پهنای باند می شود. این رفتار شبیه وقتی است که اندوکتانس وجود ندارد اما در حضور آن پهنای باند بزرگتر است. در حضور اندوکتانس پیکی در مشخصه گین پهنای باند ظاهر می شود بنابراین برای لایه تکثیر ضخیم تر پهنای باند ماکزیمم در گین های تکثیر بیشتر اتفاق می افتد(شکل(2-28) قسمت c).
شکل (2-28) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز با اندوکتانس 0.2nH
xd=0.08μm b) xd=0.2μm c) xd=1.0μm
فصل سوم
مدلسازی مداری آشکار ساز نوری بهمنی با ساختار موجبری
مدلسازی مداری آشکار ساز نوری بهمنی با ساختار موجبری
3-1- مقدمه
آشکارساز های نوری موجبری به دلیل دو مشخصه بازده کوانتومی بالا و زمان گذار کم در مقایسه با دیگر آشکارسازها دارای سرعت بالا می باشند. در این آشکارسازها شار فوتون بر مسیر حرکت حامل ها عمود است بنابراین پهنای باند و بازده کوانتومی از هم مستقل می باشند.
تابش نور از کنار آشکارساز این مزیت را دارد که با یک لایه جذب باریک و بلند هم بازده کوانتومی که تابعی از طول ناحیه جذب است افزایش و هم زمان گذار کاهش می یابد.
در یک آشکار ساز با ساختار موجبری برای بدست آوردن گین بیشتر نواحی جذب و تکثیر به دو ناحیه مجزا تقسیم شده اند بنابراین جذب در یک لایه باریک و تکثیر در ناحیه عریض تر صورت می گیرد. برای افزایش مشخصه گین- پهنای باند یک میدان الکتریکی قوی باید به ناحیه تکثیر اعمال شود و این تنها با اضافه کردن یک لایه شارژ بین ناحیه جذب و تکثیر صورت می گیرد. از دو ناحیه grading بین ناحیه جذب و نواحی شارژ و p+ برای کاهش سطوح انرژی استفاده شده است[7].
شکل (3-1) ساختار آشکار ساز SACM-APD [7]. .
3-2- پاسخ زمانی آشکارساز
در یک آشکارساز نوری با ساختار موجبری نور از کنار تابیده می شود و تابش باعث بوجود آمدن جفت الکترون و حفره های اولیه می شود. تحت تاثیر میدان الکتریکی الکترون های اولیه به سمت لایه N+ و حفره های اولیه به سمت لایه P+ می روند. پس از طی کردن مسافت طول مرده Δwm در لایه تکثیر توسط الکترون های اولیه، الکترون ها و حفره های ثانویه بوجود می آیند و در اثر میدان الکتریکی به سمت لایه های N+ و P+ حرکت می کنند. این میدان به اندازه ای هست که این حامل ها را با سرعت های اشباع شان یعنی νn وp ν به حرکت در بیاورد.
برای محاسبه جریان نوری photocurrent، ابتدا باید پاسخ زمانی حامل ها را بررسی کنیم، پاسخ زمانی الکترون های اولیه Np(t) و حفره های اولیه Pp(t) به صورت زیر می باشد:
(3-1)
(3-2)
که در این روابط بازده کوانتومی، h ثابت پلانک، فرکانس نور ورودی، ، و به ترتیب ضخامت های لایه های جذب، تکثیر و مجموع شارژ و grading می باشند. در فرمول (3-1) ترم تولید و رانش الکترون ها و ترم دوم یعنی جمع آوری این حامل ها توسط الکترودها را نشان می دهد.
بازده کوانتومی از رابطه ی زیر محاسبه می شود:
(3-3)
که بازده کوپلینگ، R انعکانس آشکارساز، ضریب جذب، ضریب محدود کردن لایه جذب و l طول لایه جذب است. فرض بر این است که تمام الکترون های اولیه پروسه تکثیر فشرده را فورا تجربه کرده و الکترون های ثانویه تولید می شوند. پروسه بهمنی با کانوولو کردن ترم در الکترون های اولیه بدست می آید که Mo گین تکثیر و زمان ایجاد پدیده بهمنی است. معادلات زیر پاسخ زمانی الکترون ها و حفره های ثانویه را نشان می دهد:
(3-4)
اگر xa < xm – Δwm باشد فرمول بالا به صورت زیر در می آید:
(3-5)