新型多用途的叉指型p—n结光电探测器——沟道光电二极管

本文报道第一个沟道光电探测器的工作情况。这种仪器能象极高灵敏度的光电容探测器那样工作;用很低的功率(约20微微瓦)就可获得电容的较大变化(约1微微法)。此外,还可以把这种结构用作极低电容(约0.06微微法)低穿通电压的pin光电二极管,这种结构各层的掺杂浓度和探测器面积具有很大的独立性。该器件代表了最近才显露出的电子和空穴雪崩区相隔开的低噪声雪崩光电二极管的最初发展。     

一种高速雪崩光电探测器

High-speed avalanche photodiodes are widely used in optical communication systems. Nowadays, separate absorption charge and multiplication structure is widely adopted. In this article, a structure with higher speed than separate absorption charge and multiplication structure is reported. Besides the traditional absorption layer, charge layer and multiplication layer, this structure introduces an additional charge layer and transit layer and thus can be referred to as separate absorption, charge, multiplication, charge and transit structure. The introduction of the new charge layer and transit layer brings additional freedom in device structure design. The benefit of this structure is that the carrier transit time and device capacitance can be reduced independently, thus the 3 dB bandwidth could be improved by more than 50% in contrast to the separate absorption charge and multiplication structure with the same size.     

用于可见光到1.06微米的一种高效率低噪声雪崩光电二极管

前言近几年来激光技术的发展,对快速而灵敏的光电二极管提出了许多新的要求,尤其对在用于1.06微米的掺钕激光波长。本文描述的是硅雪崩光电二极管。这种管子在1.06微米范围中的量子效率大约有30%,同时这种管子也适用于可见光和近红外光的其他波长。     

一种单光子雪崩光电二极管主动淬火电路

We present a novel gated operation active quenching circuit （AQC）. In order to simulate the quenching circuit a complete SPICE model of a InGaAs SPAD is set up according to the I-V characteristic measurement resuits of the detector. The circuit integrated with a ROIC （readout integrated circuit） is fabricated in an CSMC 0.5 μm CMOS process and then hybrid packed with the detector. Chip measurement results show that the functionality of the circuit is correct and the performance is suitable for practical system applications.     

一种国内最新型的硅雪崩光电探测器

1984年11月6日至8日由西南技术物理所研制的一种具有达通型结构的硅雪崩光电探测器SPD-032及该器件带前放的混合组件SPD-052通过国家级鉴定,它填补了我国光电器件的这项空白,荣获了国家进步发明一等奖。本文仅对这种探测器件的性能作一些介绍。文中还对该器件与美国RCA公司生产的C30817及英国Centronic公司生产的产品在相同测试系统,相同测试条件下作的各对比测试结果作详尽的介绍。     

一种硅基雪崩光电探测器的研究

硅基雪崩光电探测器（Si-APD）性能参数的研究可以优化改进器件结构的设计,而结构设计直接影响雪崩光电探测器的光电特性。本文针对Si基雪崩光电探测器的性能参数和器件结构进行研究,提出了改善器件性能参数的工艺方法,最终设计了一种硅基雪崩光电探测器结构。     

一种完全集成的单光子雪崩二极管探测器

针对单光子雪崩二极管探测器,提出了一种紧凑的主动淬灭电路和读出电路,能够快速控制雪崩电流淬灭,对光子雪崩脉冲进行线性和对数方式的模拟计数。该电路能够最大限度地减少淬灭时间,缩短死区时间,扩大读数的动态范围,大幅度减小每个像素单元的面积,提高像素密度。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行仿真,得到输入雪崩脉冲宽度约为8 ns,线性计数达到10³次,而对数计数可以达到10⁵次,像素单元占空比得到显著提高。     

具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管

基于碰撞离化理论研究设计了In0.53 Ga0.47 As/In0.52 Al0.48As电子倍增超晶格结构雪崩光电二极管,使用MOCVD外延得到实验片,经过工艺流片后进行封装测试.测试结果显示,具有超晶格雪崩区的电子倍增型APD器件,其暗电流可以控制在纳安级,光电流增益达到140,证明具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管具有很好的光电探测性能.     

中心带雪崩光电二极管的InGaAs PIN四象限探测器

介绍了研制的中心带雪崩管的PIN四象限InGaAs光电探测器.这种光电探测器PD芯片具有一个平面结构的InGaAs PIN四象限光电二极管,其中心位置带有一个雪崩光电二极管,位于同一晶片上.探测器的5个PD芯片被安装在各自厚膜集成的前置放大器上,同时封装在一个带光窗的金属壳体中.中心雪崩探测器和四象限探测器的电压响应度、响应时间、等效噪声功率分别为:2.5×105 V/W(1 550 nm)和0.95×104 V/W(1 550 nm);7 ns和20 ns;0.15×10-12 W/Hz1/2和4×10-12W/Hz1/2,象限间串扰小于3%,象限内不均匀性小于5%.这种探测器可同时用于人眼安全激光测距、激光定位和跟踪.     

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究

报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25 GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25 GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平, 实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高, 单光子探测器的探测效率及暗计数率均呈指数衰减, 而后脉冲概率先增大到一个峰值, 然后减小.研究表明, 为获得更高的性能, 需要尽量降低单光子探测器的鉴别电平.     

一种低噪声的光电二极管阵列接口电路的设计

由于光电二极管阵列的暗电流以及后续处理电路的噪声对其信号输出有很大影响,所以设计了一种低噪声的光电二极管阵列接口电路.接口电路将感光二极管阵列和补偿二极管阵列输出的信号经过积分放大处理后再进行差动放大,降低瞬态干扰和暗电流噪声对输出信号的影响.对视频信号和无信号状态分别进行采样和保持,同时触发多次模数转换信号,以利于数据采集和降噪处理.测试结果表明,以上措施有效降低了光电二极管阵列输出信号的噪声.     

碲镉汞p-n结光电二极管稳态特性的计算机模拟

参考文献[1]和[2]曾用电中性近似作为迭代初值,计算了p-n型碲镉汞光伏探测器的稳态特性,并讨论了计算中所采用的特别设计的差分方法的稳定性问题。本文改用n-p型结构,并采用耗尽层近似作为迭代初值,除载流子分布、电势分布和伏安特性外,还增加计算了零偏压电阻R_0和结电容C_j及其随某些参量(底板厚度、载流子迁移率、结的陡缓)的变化。在工艺上,把n型层注入到p型碲镉汞比把p型层注入到n型碲镉汞要方便,并可减     

一种雪崩光电二极管自耦型偏压电源升压电路

设计采用自耦变换方法设计了一种适用于低电压的小型低功耗偏压电路,实现了5 V至100~600 V的变换,降低了对升压器件的耐压要求,简化了电路结构,也减小了探测电路体积和功耗,使得相关探测一类的应用得以小型化。     

超晶格雪崩光电二极管的结构优化及性能研究

基于碰撞离化理论研究了异质材料超晶格结构对载流子离化率的作用,设计得到In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超晶格结构的雪崩光电二极管。通过分析不同结构参数对器件性能的影响,得到了低隧道电流、高倍增因子的超晶格结构雪崩层,根据电场分布方程模拟了器件二维电场分布对电荷层厚度及掺杂的依赖关系,并优化了吸收层的结构参数。对优化得到的器件结构进行仿真并实际制作了探测器件,进行光电特性测试,与同结构普通雪崩光电二极管相比,超晶格雪崩光电二极管具有更强的光电流响应,在12.5~20 V的雪崩倍增区,超晶格雪崩光电二极管在具备高倍增因子的同时具有较低的暗电流,提高了器件的信噪比。     

一种超结高压肖特基势垒二极管

改善反向击穿电压和正向导通电阻之间的矛盾关系一直以来都是功率半导体器件的研究热点之一。介绍了一种超结肖特基势垒二极管(SJ-SBD),将p柱和n柱交替构成的超结结构引入肖特基势垒二极管中作为耐压层,在保证正向导通电阻足够低的同时提高了器件的反向耐压。在工艺上通过4次n型外延和4次选择性p型掺杂实现了超结结构。基于相同的外延层厚度和相同的外延层杂质浓度分别设计和实现了常规SBD和SJ-SBD,测试得到常规SBD的最高反向击穿电压为110 V,SJ-SBD的最高反向击穿电压为229 V。实验结果表明,以超结结构作为SBD的耐压层能保证正向压降等参数不变的同时有效提高击穿电压,且当n柱和p柱中的电荷量相等时SJ-SBD的反向击穿电压最高。     

一种25Gbit/s背入射高速InAlAs雪崩光电二极管

设计并制备了一种面向25 Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD),芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构,通过刻蚀工艺形成三层台面,将电场限制在最大台面倍增层的中心,有效降低了台面边缘击穿风险。器件采用倒装焊结构,背面集成微透镜,以提高光耦合孔径。研制的APD芯片在增益M=1时,对1310 nm波长光的响应度为0.84 A/W;在M=10时,3 dB带宽达到19 GHz;增益带宽积为180 GHz;在5×10^(-5)误码率下最佳灵敏度为-22.3 dBm,可支持100GBASE-ER4通信标准。     

基于异质结倍增层的InAlAsSb SACM雪崩光电二极管的优化

使用低工作电压的雪崩光电二极管(APD)有利于提高集成电路的稳定性和降低功耗.文章建立了一个分离吸收、电荷、倍增(SACM)型的雪崩光电二极管的模型,为了在低偏压下获得高增益同时不降低工作电压范围,这个模型采用了具有高低禁带宽度的异质结倍增层.同时,文章研究了异质结倍增层的厚度和掺杂浓度对暗电流和增益的影响.通过对掺杂浓度的优化,击穿电压和穿通电压可以同时下降.     

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究（英文）

报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管、1.25GHz正弦波门控及贝塞尔低通滤波器的1.25GHz高速短波红外单光子探测器.通过调整比较电路的鉴别电平,实验研究了单光子探测器雪崩信号幅度随反向直流偏压的变化.随着鉴别电平的提高,单光子探测器的探测效率及暗计数率均呈指数衰减,而后脉冲概率先增大到一个峰值,然后减小.研究表明,为获得更高的性能,需要尽量降低单光子探测器的鉴别电平.     

达通型硅雪崩光电二极管结参数与倍增特性的计算

本文提出了设计达通型硅雪崩光电二极管的分区计算模型。给出了雪崩区参数和倍增特性的计算结果。     

p-n结电场分布的一种解析法

本文发展一种求解泊松方程解的电势与电场的超定方程组的新方法,获得p—n结非对称圆柱解下的圆柱结与平面结相匹配的电势与电场分布及椭圆圆柱解下两者相统一的电场分布公式。将两种解与迄今常用的对称圆柱解进行了比较,发现前者更符合实际。