电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计

在高灵敏度光电探测领域,常常采用雪崩二极管(APD)等高增益探测器,这些探测器通常需要上百伏的工作电压,因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需要,论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计,通过采用匹配的差分输入,可以有效抵消电源的共模噪声。论文首先对APD探测器在不同偏压下的结电容进行测试,然后采用可调电容对APD电容进行匹配,用MultiSim对提出的电路进行了仿真分析,最后制作实验电路进行了测试和验证。结果表明:差分输入电荷灵敏前置放大器能够有效消除电源噪声(包括低频噪声和高频噪声),实现高灵敏度的光探测。     

激光成像制导探测器研究进展

激光成像制导是精确制导的主要发展方向之一。激光成像制导探测器是激光成像系统的关键部件。介绍了国内外激光成像制导探测器的研究进展,包括HgCdTe焦平面、Si雪崩焦平面、InGaAs PIN探测器和雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)焦平面。InGaAs APD焦平面将会成为激光成像制导探测器的主要发展方向,其关键技术包括外延材料生长、高均匀性探测器制备以及读出电路设计等。     

APD、PMT及其混合型高灵敏度光电探测器

介绍了雪崩光电二极管（ＡＰＤ）和光电倍增管（ＰＭＴ）的工作原理,结构及其特性;论述了为提高它们的竞争力在改善性能方面的新进展;介绍了将半导体哗啦与真空电子器件结合在一起制成的新型光电探测器－－真空雪崩光电二极管（ＶＡＰＤ）和增强光电二极管（ＩＰＤ）。     

碲镉汞雪崩光电二极管在激光雷达上的应用

首先简要介绍激光雷达的主要军事应用、激光雷达对接收器的性能需求及激光雷达接收器的现状,综述碲镉汞材料特点、碲镉汞雪崩光电二极管探测器特点,与现有激光雷达接收器相比碲镉汞雪崩光电二极管作为激光雷达接收器的优势及制备技术;综述国外碲镉汞雪崩光电二极管用于激光雷达接收器的发展现状;最后分析我国发展用于激光雷达接收器的碲镉汞雪崩光电二极管可行性。     

一种高带宽NP 型CMOS APD 的研究

提出了一种高带宽的硅基CMOS雪崩光电二极管(APD)器件。该器件在N阱/P衬底基本结构的基础上,增加一个N型深掩埋层,并在该掩埋层单独加上电压,以减小载流子的输运时间。通过理论分析确定了器件的结构参数,通过器件性能的仿真分析对相关参数进行了优化设计。仿真结果表明:采用标准0.18 m CMOS工艺,所设计的APD器件的窗口尺寸大小为20 m20 m,在反向偏压为16.3 V时,器件的雪崩增益为20,响应度为0.47 A/W,3 dB带宽为8.6 GHz。     

激光主动探测系统中APD的探测性能分析

根据“猫眼”目标和漫反射目标的回波能量公式及高斯概率分布,推导了APD用于“猫眼”目标探测的虚警概率和探测概率公式,以此为基础,通过数值分析的方法研究了“猫眼”目标离焦量、探测距离对APD信噪比的影响;仿真了阈噪比对APD虚警概率的影响曲线,选定了合适的阈噪比。在选定阈噪比的基础上,分析了不同探测阈值下APD的探测性能,同时研究了离焦量、激光发散角对探测概率的影响。结果表明：APD的信噪比和探测概率随离焦量和探测距离的增大而减小,压缩激光发散角可提高APD探测概率,对不同距离上的目标进行探测时选择不同的探测阈值可有效提高APD探测性能。     

InGaAs/InP SAGCM-APD的器件模型及其数值模拟

基于泊松方程和载流子连续性方程,导出了InGaAs/InP SAGCM-APD(吸收、渐变、电荷、倍增层分离结构雪崩光电二极管)特性的数学模型,利用数值计算工具对其进行了数值模拟,得到了APD内部电场分布、增益特性、暗电流特性、过剩噪声和增益带宽特性等的数值结果.模拟结果与实际器件特性测量结果相符合,表明运用该模型与数值模拟方法可对不同结构参数的InGaAs/InP SAGCM-APD进行结构设计、工艺改进和特性分析.     

单光子探测器件的发展与应用

介绍了最近几年单光子探测技术的应用和研究进展.阐述了光电倍增管、雪崩光电二极管和超导单光子探测器的基本工作原理,分析了它们的相关参数并进行了比较.讨论了各器件的工作特点及优缺点,最后对单光子探测技术应用发展前景作了展望.     

中波PIN结构碲镉汞雪崩器件变温特性的数值模拟研究

本文对中波HgCdTe APD进行二维数值模拟,通过与实验结果的对比获得80K下PIN结构的APD器件参数。对不同工作温度下的APD器件暗电流机制进行了研究,发现在高工作温度下,影响暗电流的主要是SRH(小偏压)和雪崩机制(大偏压)。对在高工作温度情况下各层参数的变化引起器件性能的变化进行了研究,对不同层厚度、掺杂浓度对器件性能的影响进行了相应理论计算,并对计算结果进行相应的对比研究,获得了理论上最优化的HgCdTe APD高温器件结构,为后续高工作温度的APD器件的研发提供重要参考。     

一种Gm-APD阵列型读出电路的设计与实现

提出了一种雪崩光电二极管(APD)阵列读出电路的系统架构。针对2×8盖革模式InGaAs-APD传感器阵列,进行读出电路系统设计,其中的时间数字转换器(TDC)采用游标卡尺二段式结构,将计数分为粗计数与细计数,计数器放置在像素外,整个芯片共用一个计数器,以实现资源共享,减小了芯片面积,降低了系统功耗。全局采用高、低频时钟分别控制计数、传输数据,进一步降低系统功耗。系统采用CSMC 0.5 μm CMOS工艺进行流片验证。测试结果表明,该系统的功能与时序正确。