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.     

双结光电二极管荧光检测单元暗电流优化设计

双结p+/n-well/p-sub光电二极管由于其较高灵敏度、低暗电流而成为荧光检测光电传感单元的最佳选择.文章基于0.5 μm CMOS工艺对双结p+/n-well/p-sub光电二极管进行了版图优化设计,有效减少了硅和二氧化硅界面对光电二极管光吸收区暗电流的影响.流片后测试表明优化后版图面积为100μtm×100 μm,双结p+/n-well/p-sub光电二极管单元的暗电流从11 pA减小到了6.5pA,光电流从2.15 nA稍有减弱到2.05 nA,光暗电流比值提高了60％.优化后的双结p+/n-well/p-sub光电二极管更适用于对微弱的荧光信号检测.     

CO2激光器

由Hamamatsu公司研制的S7998型硅光电二极管的低偏置电流预放大器集成在外形尺寸为1 3 2mm× 7.37mm的陶瓷组件内 ,该公司可根据特殊设计要求亦可提供金属封装组件。硅光电二极管的工作电压为 5V ,在 880nm处峰值灵敏度为 0 43A/W ,典型暗电流为 5 0 pA。在 1 90～1 1 0 0nm光谱响应范围具有低噪声、高反馈电阻和低电流消耗等性能。该光电二极管适用于从紫外到近红外光谱范围的高精度光度测量。 (No .2 5 )硅光电二极管     

低暗电流InGaAs PIN光电二极管

本文研究了1.0～1.6μm 波长范围低暗电流 InGaAs/InP PIN 光电二极管。阐明了造成通常 InGaAs/InP 光电二极管暗电流的原因是通过 InGaAsp-n 结不稳定表面的漏电流。制造了一种新式结构的光电二极管,并对其光电特性进行了研究。在这种结构中,p-n 结的边缘露在 InP 表面,结果得到了暗电流低于1nA 的稳定的 InGaAs/JnP 光电二极管,此值约为锗光电二极管的1/1000。     

长波长光纤系统的改进型雪崩光电二极管

本文评述了长波长光纤系统的改进型Ge雪崩光电二极管(Ge-APD)和InGaAs/InP雪崩光电二极管(InGaAs/InP-APD)。P~ -n型和n~ -n-p~ 型锗雪崩光电二极管在1.0～1.5μm波长区比通常的n~ -p型Ge-APD的倍增噪声低。吸收区和倍增区分开的InGaAs/InP—APD在1.0～1.6μm波长区比Ge—APD有较低的暗电流和较低的倍增噪声。这种雪崩光电二极管与Ge雪崩光电二极管相比能改进3～4dB的最小可探测功率。     

用于光强检测的前置放大及量程自动转换电路

设计出了一种用于光强检测的前置放大及量程自动转换电路。许多光强信号放大电路仅追求高增益,忽略了对测量范围的考虑。本文采用同轴尾纤型光电探测器把光强信号转换成光电流信号,精密截波稳定型运算放大器ICL7652把光电流信号转化为电压信号,量程转换电路74HC4052受单片机控制可在4个量程之间自动转换,通过调节暗电流补偿电路减小光电二极管暗电流所产生的影响。仿真测试结果表明,电路参数选择合理、电路模块性能稳定,并且很好地降低了噪声的影响,设计的电路具有低噪声、高增益、高共模抑制比、失调小等优点,探测光强动态范围可达76 d B。     

包含交流耦合CTIA与数字CDS的CMOS图像传感器设计

设计了一种带隔直电容的交流耦合CTIA像元电路与数字相关双采样（DCDS）结构的CMOS图像传感器系统。在传统的CTIA像元电路中增加隔直电容,通过控制光电二极管的偏压,达到减小光电二极管暗电流的目的;同时采用片外数字CDS结构,通过在片外实现复位信号与像元积分信号的量化结果在数字域的减法,可以减小图像传感器像元的复位噪声和固定图案噪声（FPN）。基于0.35 m标准CMOS工艺对此CMOS图像传感器进行流片,像元阵列为256256,像元尺寸为16 m16 m。测试结果表明交流耦合CTIA像元电路可以将光电二极管的偏压控制在零偏点附近,此时其暗电流最小;采用了数字CDS结构后,图像传感器像元的时域噪声及固定图案噪声均有不同程度降低。     

GaN基雪崩光电二极管及其研究进展

越来越多的民用与军事对高灵敏度紫外探测的需求促进了GaN基雪崩光电二极管（APD）的快速发展。雪崩光电二极管工作在高反偏电压状态,器件内部载流子在高场下发生碰撞离化,从而使探测信号产生增益。首先对GaN基雪崩光电二极管的研究进展进行了回顾,然后重点报道了器件的增益最大可达3105,介绍了本征层厚度与器件暗电流的关系,简单介绍了正在组建的基于相敏探测的交流增益测试系统,并研究了过剩噪声与调制频率之间的关系,发现在低频波段（30~2kHz）,过剩噪声呈现1/f噪声特性。最后,对盖革模式的雪崩光电二极管的研究进展及应用前景进行了简单介绍。     

基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析

噪声性能是限制光电检测电路探测能力的重要因素,针对这个问题,设计了基于光电二极管反偏的光电检测电路并分析其电路噪声,分析噪声时,创新性地从光电检测电路结构出发,将整个电路等效为光电二极管、晶体三极管、运算放大器三个级联模块,详尽分析了每个模块的噪声来源及其相关因素,计算每个模块的输出噪声,最终得出整个电路的输出噪声电压模型。根据输出噪声电压模型,确定了电路的各项参数,预估电路的输出噪声电压,最后,搭建实际电路,测量电路的噪声性能,验证了输出噪声电压模型的准确性,实现低噪声光电检测电路的设计。     

外保护环短路不能减小光电二极管暗电流

通过理论和实验证明了外保护环短路的光电二极管不仅不能减小暗电流,相反会增加暗电流。因此想用外保护环短路,以求减小光电二极管暗电流的方法是不可行的。其结果与预期的正好相反。     

一种高灵敏度近红外光纤光功率计的设计

基于InGaAs光电二极管设计了一种高灵敏度的近红外光纤光功率计。该光功率计的前置放大电路采用多档放大量程设计,外加屏蔽盒,提高了测量动态范围。采用差分放大器、差分A/D转换芯片抑制系统的共模噪声。通过温度传感器测量了环境温度,使用D/A转换芯片对前置放大电路进行动态调零,从而抑制了系统的杂散光噪声、光电探测器的暗电流噪声以及光电探测器的温度漂移。测试表明,该光功率计在光纤通信光波段的光功率测量灵敏度达到-90 dBm,测量动态范围、系统信噪比、线性度等指标均显著提高。     

1.3μm波长范围的锗雪崩光电二极管

作为光纤通信系统用的探测器,日本富士通实验室研制了一种1.3μm波长下具有最佳P~ -n结构的Ge雪崩光电二极管。采用全离子注入和低温退火工艺制造了这种光电二极管。 在0.9V_B的偏压下暗电流低至0.15μA。倍增因子为10的条件下,得到8～9很低的噪声因子。在1.3μm波长下平坦频率响应的范围可达500MHz。当有Si_3N_4防反射涂层时量子效率高达84％。     

在半绝缘InP衬底上制作用于单片集成的InGaAs PIN光电二极管

用LPE方法在半绝缘InP衬底上制作适用于光电单片集成的InGaAs PIN光电二极管。这种光电二极管具有低的暗电流和高速响应的特点。这种光电二极管在-10V工作电压下,暗电流密度为2.5×10~(-6)A/cm~2。这个值是目前在这种材料系中所报导的最低值。在-5V工作电压下测得光电二极管的外量子效率在1.3μm波长处大于90%。在1.5μm波长处的外量子效率大于83%,这些器件的上升时间小于35PS,半峰值处全宽(FWHM)小于45PS。     

用于生物荧光检测的高灵敏CMOS双结深光电传感器设计

基于标准CMOS工艺,可实现单结深光电二极管传感器(p+/n-well、n-well/p-sub和n+/p-sub)和双结深光电二极管传感器(p+/n-well/p-sub)。建立了双结深光电二极管传感器的光电响应数学模型,仿真了四种结构的光敏响应。采用上华0.5μm CMOS工艺实现了p+/nwell和p+/n-well/p-sub两种结构,传感面积为100μm×100μm。p+/n-well型结构在400nm波长,60lux光强下光电流为1.55nA,暗电流为13pA,p+/n-well/p-sub型结构在同等条件下光电流为2.15nA,暗电流为11pA。测试表明,设计的双结深光电传感器具有更高的灵敏度,可用于微弱的生物荧光信号检测。     

硅光电二极管的线性度及信噪比分析

通过分析光电检测时硅光电二极管线性响应及噪声特性,给出了硅光电二极管的线性度及信噪比公式,并结合噪声的电流 电压模型,对光电二极管用于光电检测时影响电路信噪比的因素进行了探讨。     

采用电流镜放大读出电路的CMOS高灵敏度图像传感器

介绍一种采用电流镜放大读出电路的CMOS图像传感器.该读出电路能向光敏二极管提供恒定的接近于零的偏压,使二极管暗电流和暗噪声减小;它的输入阻抗低,注入效率高,动态范围大;光电流放大10倍后再去积分、输出,使器件灵敏度大大提高.采用2 μm CMOS工艺研制出64位线阵样品,得到比较满意的实验结果.     

高速光检测器和高速光接收机进展

本文综述了近年来微波光电子学中高速光检测器和高速光接收机的进展，分析并对比了各种光电二极管的响应速度、噪声及暗电流特性；指出光波导与ＭＳＭ、ＰＩＮ为代表的高速光电二极管以及ＨＥＭＴ、ＨＢＴ等低噪声微波器件的光电集成，是高速光接收机的发展趋势，行波光检测器作为高速分布参数光电器件，光波导与光电二极管的融合，光场效应晶体管以及掺铒光纤放大器的应用，都是值得重视的发展动态。     

具有极低暗电流的光电二极管

<正> 在1～1.65μm波长范围内工作的光波通讯系统,需要高速、低噪声的InGaAs光电探测器。与在相同波长范围工作的雪崩光电二极管相比,p-i-n光电二极管具有暗电流低、频率带宽大等优点。最近美国贝尔实验室针对光波通讯的需要,已研制成具有上述优点的p-i-n光电二极管。这是一种平面的、Zn扩散的InP/InGaAs     

具有优化倍增层InAlAs/InGaAs雪崩光电二极管

通过优化倍增层的厚度,研究了InAlAs/InGaAs雪崩光电二极管增益带宽积和暗电流之间的关系。利用仿真计算得出200 nm厚的倍增层能够改善增益带宽积并降低暗电流。制成的InAlAs/InGaAs 雪崩光电二极管性能优异,与计算趋势一致。在获得0.85 A/W的高响应和155 GHz的增益带宽积的同时,器件暗电流低于19 nA。这项研究对雪崩光电二极管在未来高速传输的应用具有重要意义。     

硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能研究

为了研究硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能,采取了0.8M eV电子在4个辐照剂量(1013cm-2~1014cm-2)分别辐照3种不同厚度二氧化硅钝化的光电二极管的方法,比较了光电二极管光电流变化率和暗电流变化率,得到了3种钝化厚度的光电二极管的性能参数有不同程度衰减的结果。辐照后光电二极管的光电流衰减强烈依赖入射光波长,在短波和长波阶段衰减明显,而在中波阶段(600nm~800nm)基本不衰减。另外,暗电流变化率随着辐照剂量迅速增加,当辐照剂量达到1×1014cm-2时,短波光电流仅为辐照前的80%,暗电流为辐照前的40倍。实验中还发现,薄钝化的二极管的光电流衰减最小,其暗电流增加最显著。结果表明,钝化膜的辐射特性与器件结构和钝化膜工艺密切相关。