تحقیق درباره فوتوديود های آوالانژ

تحقیق درباره فوتوديود های آوالانژ

فوتوديودهاي آوالانژ (APDS)
APDS سيگنال را در طي فرايند آشكارسازي تقويت مي كنند . آنها از يك اصل مشابه با لوله هاي «فوتومولتي پلاير» بكار رفته در آشكارسازي تشعشع هسته اي استفاده مي كنند . در لوله فوتومولتي پلاير :
1-يك فوتون واحد كه بر روي دستگاه عمل مي كند يك الكترون واحد منتشر مي نمايد .
2-اين الكترون از طريق يك ميدان الكتريكي شتاب داده مي شود تا اينكه به يك ماده هدف برخورد نمايد .
3-اين برخورد با هدف باعث «فيلتراسيون ضربه اي» مي شود كه الكترون‌هاي متعددي را منتشر مي نمايد .
4-اين الكترون ها از طريق ميدان شتاب مي گيرند و به هدف ديگر مي‌خورند .
5-اين امر الكترون بيشتري منتشر مي كند و فرايند تكرار مي شود تا اينكه الكترون ها به يك عنصر جمع آوري كننده برخورد مي كند . لذا ، طي مراحل گوناگون ، يك فوتون به يك جريان از الكترون ها منجر مي شود .
APD ها با لوله هاي فوتومولتي پلاير فرق دارند . لوله‌هاي‌فوتومولتي‌‌ پلاير‌
لوله هاي خلاء با هدف هايي قرار گرفته در طول لوله مي باشند . APD‌ها از همان اصول استفاده مي كنند اما تكثير در داخل خود ماده نيمه هادي صورت مي گيرد . اين فرايند در APD ها منجر به يك تقويت داخلي بين 7 تا 100 برابر مي شود . هر دو الكترون و سوراخ ها (حفره ها) اكنون مي توانند به فرايند تقويت كمك نمايند . با اين حال ، يك مسئله كوچك وجود دارد . با نگاه به آشكار مي شود كه وقتي يك الكترون يك اتم را يونيزه مي‌كند يك الكترون اضافي و حفره اضافي توليد مي شود . الكترون به طرف چپ عكس حركت مي كند و حفره به سمت راست مي رود . اگر حفره در اتم يونيزه شود يك الكترون (و يك حفره) آزاد مي كند و الكترون به چپ حركت مي كند و دوباره شروع مي نمايد !‌

تحقیق درباره فوتوديود های آوالانژ
اگر سوراخ ها و حفره ها داراي فرصت برابر براي يونيزاسيون باشند مي‌توانيم يك بهمن كنترل نشده بدست آوريم كه هرگز متوقف نمي شود ! بنابراين وسايل طوري ساخته مي شوند كه يكي از حاملان بار داراي يك استعداد و آمادگي بيشتري براي يونيزاسيون نسبت به ديگري باشند .
نتيجه فرايند فوق آن است كه يك فوتون وارد شونده منفرد بتواند منجر به توليد بين 10 تا 100 و يا چندين جفت حفره – الكترون شود . موارد مهم درباره دستگاه فوق الذكر آن است كه ناحيه تكثير خيلي كوچك است و جذب داخل لايه n بجاي نزديك به اتصال رخ دهد . يعني ، جذب و تكثير در نواحي جداگانه اي صورت مي گيرند . شكل 103 را ملاحظه كنيد . دو عامل مهم وجود دارد : 1-استحكام ميدان الكتريكي مورد نياز خيلي بالا است( ) . در حضور چنين ميدان قوي اي ، نقائص در ناحيه تكثير (مثل عدم انطباق هاي شبكه اي ، ناخالصي ها و حتي تغييرات در غلظت دو پانت) مي توانند توليد نواحي كوچكي از تكثير كنترل شده موسوم به «ميكروپلازماسي» نمايند . براي كنترل اين پديده ناحيه تكثير لازم است كوچك باشد . براي ايمني اين امر، حلقه محافظ فوق الذكر نصب شده است . در اطراف لبه هاي ناحيه تكثير شما مي توانيد بي نظمي هايي و نقائصي را در ماده ببينيد . بدون حلقه محافظ اين موارد بصورت محل هايي براي ميكروپلازماس عمل مي كنند . بعلاوه ، براي ايجاد يك ميدان الكتريكي با استحكام لازم ما لازم است يك ولتاژ باياس كاربردي بكار بريم كه با ضخامت ناحيه تكثير افزايش مي يابد . (براي دو برابر ضخامن ناحيه – دو برابر ولتاژ كاربردي مورد نياز خواهد بود ) . دماي ولتاژها (ولتاژهاي بالاتر از 12 ولت) گران قيمت بوده و به سختي در دستگاه‌هاي نيمه هادي كنترل مي شوند و بنابراين سعي مي كنيم ولتاژ كاربردي را حداقل نماييم ) . يك APD يك ديود P-i-n با يك باياس معكوس بسيار بالاست . يك باياس معكوس 50 ولت براي اين دستگاه ها در مقايسه با ديودهاي p-i-n بكار رفته در مورد فوتوكانداكتيو ، مناسب است كه باياس معكوس شده براي حدود 3 ولت است .(يا كمتر)
در گذشته ، APD ها در بازار به باياس معكوس چند صد ولت نياز داشتند اگرچه اخيراً‌ ولتاژهاي كمتري بدست آمده اند . تفاوت ساختاري اصلي بين APD و يك ديود p-i-n در ناحيه «i» است كه نام گذاري مجدد لايه p گرفته است . و بويژه ضخيم تر از يك ناحيه است و دستگاه براي تضمين يك ميدان الكتريكي يكنواخت در كل لايه طراحي مي شود . حلقه محافظ در اين شكل براي جلوگيري از تعامل (اندركش) هاي ناخواسته در

تحقیق درباره فوتوديود های آوالانژ

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر