發(fā)布時(shí)間：2021-01-14 15:09

　　光電探測(cè)器廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療、軍事、工業(yè)、民用等領(lǐng)域,隨著弱光探測(cè)領(lǐng)域的開拓對(duì)光電探測(cè)器性能也提出了新的要求,雪崩光電二極管（Avalanche photodiode,APD）以高響應(yīng)度、快速響應(yīng)成為近年來的研究熱點(diǎn)之一�；诨衔镏谱鞯难┍拦怆姸䴓O管難以大規(guī)模陣列集成,而基于硅基工藝制作的雪崩光電二極管有利于進(jìn)行芯片級(jí)的光電器件研究。本文從器件的物理機(jī)制出發(fā),討論了APD原理,設(shè)計(jì)了一種具有高響應(yīng)度、雪崩電壓可調(diào)的APD器件。發(fā)現(xiàn)可以通過雪崩光電二極管的雪崩與淬滅進(jìn)行憶阻特性的研究,同時(shí)對(duì)雪崩光電二極管憶阻器在電子突觸上的應(yīng)用進(jìn)行了探索。本文研究的基于雪崩光電二極管的憶阻器解決了傳統(tǒng)憶阻器不適用大規(guī)模集成的問題。本文的研究工作如下:1.本文基于大量文獻(xiàn)閱讀的基礎(chǔ),綜述了硅基雪崩光電二極管的探測(cè)器件結(jié)構(gòu)。分析了雪崩光電二極管的工作原理,設(shè)計(jì)了一種基于0.18um BCD工藝制作的硅基雪崩光電二極管器件,并闡明了設(shè)計(jì)的雪崩光電二極管器件工作原理。2.用數(shù)值模型的方法對(duì)雪崩光電二極管進(jìn)行了研究,探索了基于APD光電探測(cè)器原理建立的物理關(guān)系等效數(shù)值模型。改善了一種基于APD光電探測(cè)器原理及傳... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

憶阻器的研究方向示意圖

碩士學(xué)位論文220inppnpoppPdVVCIVdtR=++（3-4）0invnnnonnPdVVCIVdtR=++（3-5）0mIiniiinnoinrntPdVVVCIVdtRR=++（3-6）m0I()ninnpp=CVV+V（3-7）最后得到電流與電壓的關(guān)系式為：00()[exp()1]inpnrinonnoppininnrntinntoiinpVRPVIVIPqNCRRICRVV++==·（3-8）2sin(5000.6)CTI=C（3-9）TsjC=C+C（3-10）sC為寄生電容，jC為結(jié)電容。pidcI=I+I+I（3-11）dI為隧穿電流與其他寄生漏電流之和。用表3-1中的數(shù)值參數(shù)和物理公式建立APD的數(shù)值模型，在仿真軟件Multisim使用ASM語言進(jìn)行描述，對(duì)上述的數(shù)值賦值和公式描述，建立了APD的模型，將雪崩光電二極管的數(shù)值模型封裝成Multisim軟件中的一個(gè)器件，如圖3-1所示。圖3-1雪崩光電二極管數(shù)值模型封裝器件

硅基雪崩光電二極管器件原理、建模與應(yīng)用研究23表3-1部分重要參數(shù)數(shù)值參考表參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值A(chǔ)/um22500vsn/cm.s-11e7bp/V.cm-12.17e6wi/um25vsp/cm.s-11e7Cp1Λ0.6328An/cm-15.7e6Fth/V.cm-13500R0.3Bn/V.cm-11.7e6Rd10e14αi27cn1μn/cm2.V-1.s-18000Vbi1.56ap/cm-15.3e6μp/cm2.V-1.s-1300εs12Cn0/F1e12Cs/pF0.01圖3-1中的接口1代表APD的陰極，外接高電壓，圖中接口2代表APD的陽極，接低電壓，圖中接口3代表APD的光控端，為了使得APD的雪崩等效電路更為簡(jiǎn)單，這里使用具有脈沖電壓源進(jìn)行代替，基于模型設(shè)計(jì)的需要已經(jīng)將光強(qiáng)度在模型中轉(zhuǎn)化成與電壓有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)電壓源的電壓越大代表APD中光強(qiáng)度越大，當(dāng)電壓源的電壓為0時(shí)，代表無光照射，由于無光條件外界的參數(shù)無法破壞模型中的載流子平衡，也就無法產(chǎn)生雪崩。通過Multisim軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在這里仿真了器件的取樣電阻（100Ω）上的雪崩電壓曲線，如圖3-2所示。器件的雪崩電壓仿真采用的是被動(dòng)淬滅的方式，這樣為雪崩光電二極管憶阻器的仿真奠定了基矗圖3-2雪崩光電二極管數(shù)值模型的雪崩電壓曲線

【參考文獻(xiàn)】：
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