Kanuni na hali ya sasa yakigundua picha cha theluji (Kitambuzi cha picha cha APD) Sehemu ya Pili
2.2 Muundo wa chipu wa APD
Muundo wa busara wa chip ni dhamana ya msingi ya vifaa vya juu vya utendaji.Muundo wa muundo wa APD huzingatia hasa wakati wa RC, kukamata shimo kwenye sehemu tofauti, muda wa usafiri wa carrier kupitia eneo la kupungua na kadhalika.Maendeleo ya muundo wake ni muhtasari ufuatao:
(1) Muundo wa kimsingi
Muundo rahisi zaidi wa APD unatokana na PIN photodiode, eneo la P na eneo la N zimepunguzwa sana, na eneo la aina ya N au P-aina ya P-repellant huletwa katika eneo la karibu la P au eneo la N ili kuzalisha elektroni za pili na shimo. jozi, ili kutambua ukuzaji wa photocurrent ya msingi.Kwa nyenzo za mfululizo wa InP, kwa sababu mgawo wa ioni ya athari ya shimo ni mkubwa kuliko mgawo wa ioni ya athari ya elektroni, eneo la faida la doping ya aina ya N kawaida huwekwa katika eneo la P.Katika hali nzuri, mashimo pekee yanaingizwa kwenye eneo la faida, hivyo muundo huu unaitwa muundo wa shimo.
(2) Unyonyaji na faida hutofautishwa
Kutokana na sifa za pengo kubwa la bendi ya InP (InP ni 1.35eV na InGaAs ni 0.75eV), InP kwa kawaida hutumiwa kama nyenzo ya eneo la faida na InGaAs kama nyenzo ya eneo la kunyonya.
(3) Miundo ya unyonyaji, upinde rangi na faida (SAGM) inapendekezwa mtawalia
Kwa sasa, vifaa vingi vya kibiashara vya APD hutumia nyenzo za InP/InGaAs, InGaAs kama safu ya kunyonya, InP chini ya sehemu ya juu ya umeme (>5x105V/cm) bila uchanganuzi, inaweza kutumika kama nyenzo ya eneo la faida.Kwa nyenzo hii, muundo wa APD hii ni kwamba mchakato wa anguko huundwa katika InP ya aina ya N kwa mgongano wa mashimo.Kwa kuzingatia tofauti kubwa katika pengo la bendi kati ya InP na InGaAs, tofauti ya kiwango cha nishati ya takriban 0.4eV kwenye bendi ya valence hufanya mashimo yanayotokana na safu ya unyonyaji ya InGaAs kuzuiwa kwenye ukingo wa heterojunction kabla ya kufikia safu ya kizidishi cha InP na kasi ni kubwa sana. kupunguzwa, na kusababisha muda mrefu wa majibu na kipimo data finyu cha APD hii.Tatizo hili linaweza kutatuliwa kwa kuongeza safu ya mpito ya InGaAsP kati ya nyenzo hizo mbili.
(4) Miundo ya unyonyaji, upinde rangi, malipo na faida (SAGCM) inapendekezwa mtawalia.
Ili kurekebisha zaidi usambazaji wa uwanja wa umeme wa safu ya kunyonya na safu ya faida, safu ya malipo huletwa kwenye muundo wa kifaa, ambayo inaboresha sana kasi ya kifaa na mwitikio.
(5) Resonator iliyoimarishwa (RCE) Muundo wa SAGCM
Katika muundo bora wa hapo juu wa vigunduzi vya jadi, lazima tukabiliane na ukweli kwamba unene wa safu ya kunyonya ni sababu inayopingana kwa kasi ya kifaa na ufanisi wa quantum.Unene mwembamba wa safu ya kunyonya inaweza kupunguza muda wa usafiri wa carrier, hivyo bandwidth kubwa inaweza kupatikana.Hata hivyo, wakati huo huo, ili kupata ufanisi wa juu wa quantum, safu ya kunyonya inahitaji kuwa na unene wa kutosha.Suluhisho la tatizo hili linaweza kuwa muundo wa cavity ya resonant (RCE), yaani, Bragg Reflector iliyosambazwa (DBR) imeundwa chini na juu ya kifaa.Kioo cha DBR kina aina mbili za nyenzo zilizo na fahirisi ya chini ya refractive na fahirisi ya juu ya refractive katika muundo, na mbili hukua kwa kutafautisha, na unene wa kila safu hukutana na tukio la urefu wa mwanga wa 1/4 kwenye semicondukta.Muundo wa resonator wa detector unaweza kukidhi mahitaji ya kasi, unene wa safu ya kunyonya inaweza kufanywa nyembamba sana, na ufanisi wa quantum wa elektroni huongezeka baada ya tafakari kadhaa.
(6) Muundo wa mwongozo wa wimbi uliounganishwa kwa makali (WG-APD)
Suluhisho lingine la kutatua ukinzani wa athari tofauti za unene wa safu ya kunyonya kwenye kasi ya kifaa na ufanisi wa quantum ni kuanzisha muundo wa mwongozo wa mawimbi uliounganishwa kingo.Muundo huu huingia kwenye mwanga kutoka upande, kwa sababu safu ya kunyonya ni ndefu sana, ni rahisi kupata ufanisi wa juu wa quantum, na wakati huo huo, safu ya ngozi inaweza kufanywa nyembamba sana, kupunguza muda wa carrier transit.Kwa hiyo, muundo huu hutatua utegemezi tofauti wa bandwidth na ufanisi juu ya unene wa safu ya kunyonya, na unatarajiwa kufikia kiwango cha juu na ufanisi wa juu wa APD.Mchakato wa WG-APD ni rahisi zaidi kuliko ule wa RCE APD, ambao huondoa mchakato mgumu wa maandalizi ya kioo cha DBR.Kwa hiyo, inawezekana zaidi katika uwanja wa vitendo na inafaa kwa uhusiano wa kawaida wa macho ya ndege.
3. Hitimisho
Maendeleo ya Bangukokigundua pichavifaa na vifaa vinakaguliwa.Viwango vya mgongano wa elektroni na mashimo vya nyenzo za InP ni karibu na vile vya InAlAs, ambayo husababisha mchakato wa mara mbili wa symbions mbili za carrier, ambayo hufanya muda wa kujenga banguko kuwa mrefu na kelele kuongezeka.Ikilinganishwa na nyenzo safi za InAlAs, InGaAs (P) /InAlAs na In (Al) GaAs/InAlAs miundo ya visima vya wingi ina uwiano ulioongezeka wa vigawo vya ioni za mgongano, kwa hivyo utendakazi wa kelele unaweza kubadilishwa sana.Kwa upande wa muundo, muundo wa resonator ulioboreshwa (RCE) SAGCM na muundo wa mwongozo wa wimbi uliounganishwa kwa ukingo (WG-APD) hutengenezwa ili kutatua ukinzani wa athari tofauti za unene wa safu ya unyonyaji kwenye kasi ya kifaa na ufanisi wa quantum.Kwa sababu ya ugumu wa mchakato, matumizi kamili ya vitendo ya miundo hii miwili inahitaji kuchunguzwa zaidi.
Muda wa kutuma: Nov-14-2023