長脈沖激光與在線硅基APD相互作用會(huì)引起溫度的變化,同時(shí),在外置偏壓時(shí),不僅要考慮入射激光基于在線硅基APD探測器吸收而直接形成熱能,還要考慮入射激光發(fā)生光電轉(zhuǎn)換效應(yīng),結(jié)合在線硅基APD光電探測器的內(nèi)部電場作用,形成光生電動(dòng)勢與光生電流,由電場對在線硅基APD探測器內(nèi)部所做的功而間接形成熱能。本論文通過理論和仿真研究了長脈沖激光與在線硅基APD作用熱學(xué)模型,分析了長脈沖激光與零偏電壓和外置偏壓不同條件的在線硅基APD作用的熱學(xué)作用效果之間的關(guān)系,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了熱學(xué)模型的合理性。建立了長脈沖激光與在線硅基APD作用熱學(xué)模型。在零偏電壓時(shí)長脈沖激光與在線硅基APD作用熱學(xué)模型中,只考慮激光熱源項(xiàng),實(shí)現(xiàn)對溫度的理論分析,并利用能量守恒理論對激光平均能量與峰值能量之間的轉(zhuǎn)換問題進(jìn)行處理;在外置偏壓時(shí)長脈沖激光與在線硅基APD作用熱學(xué)模型中,考慮激光熱源項(xiàng)和焦耳熱源項(xiàng),實(shí)現(xiàn)對溫度的理論分析,對脈沖激光作用過程中在線硅基APD峰值溫度隨外置偏壓的增加而增加且略高于零偏電壓時(shí)的峰值溫度,以及脈沖激光作用結(jié)束后在線硅基APD退溫時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于零偏電壓時(shí)的退溫時(shí)間的現(xiàn)象給出了合理的解釋。開展了長脈沖激光與在... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

飛秒激光輻照硅基PIN探測器試驗(yàn)示意圖

并得出膠層熱導(dǎo)率厚度對損傷閾值和熱恢復(fù)時(shí)間在相同輻照時(shí)響。008 年中國科學(xué)院曹延名[16-18]等人，通過使用 MEDICI 軟件，仿真設(shè)計(jì)單的單光子探測器。同時(shí)也通過離化積分對反偏電壓下的探測器的電真。分析了不同區(qū)域摻雜濃度和厚度對光電流的影響。010 年長春理工大學(xué)的徐立君[19]等人針對激光損傷光電探測器后，導(dǎo)致現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)測量探測器響應(yīng)度的裝置。如圖 1.2 所示，裝激光器作為參考光，作用激光為1064nm的Nd:YAG激光器，脈沖寬度能量可達(dá) 1J。激光經(jīng)過衰減片衰減后，通過分光鏡照射在探測器表面監(jiān)測激光能量。探測器與檢流計(jì)通過導(dǎo)線相連，可記錄實(shí)驗(yàn)過程中的流，并通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到探測器的飽和閾值、損傷閾值。

空穴壽命 τps 10×10-6電子擴(kuò)散系數(shù) Dncm-2s-1μnkT/q空穴擴(kuò)散系數(shù) Dpcm-2s-1μpkT/q耗盡層厚度 WDm 3x1063.1.2 長脈沖激光與在線硅基 APD 作用的熱學(xué)仿真網(wǎng)格剖分如圖 3.1 所示，由于硅基 APD 內(nèi)部十分復(fù)雜，基于硅基 APD 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將硅基 APD 探測器簡化為二維軸對稱模型，從而大大減少網(wǎng)格的剖分時(shí)間及計(jì)算過程的復(fù)雜度。如圖 3.1 a）所示，為硅基 APD 二維軸對稱模型，硅基 APD 的幾何參數(shù)由表 3.1 給出，物性參數(shù)由表 3.2 給出。其中 R1 為雪崩區(qū) P 區(qū)，R2 為保護(hù)環(huán) N+區(qū)，R3 為截止環(huán) P+區(qū)，R4 為吸收區(qū) π，R5 為歐姆接觸區(qū) P+，R6 為光敏區(qū) N+，R7 為增透層 Si3N4。如圖 3.1 b)所示，是將 R6，R7 結(jié)構(gòu)的放大圖。圖 3.2 為硅基 APD 二維軸對稱模型的三角網(wǎng)格剖分圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]新型臺面結(jié)構(gòu)硅基雪崩光電二極管的研究[D]. 崔文凱.北京工業(yè)大學(xué) 2014
[2]Si基微元APD雪崩增益與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的研究[D]. 顧懷奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
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本文編號：2905778