Розробка кремнієвого чотириелементного безкорпусного фотодіода, призначеного для комплектації систем орієнтації по лазерному світловому зонду - Дипломная работа
Фотоефект у р-n-переходах. Поняття та принцип дії фотодіоду, його функціональні особливості, різновиди та оцінка чутливості. Вибір матеріалу для виготовлення фотодіодів, опис конструкції, розрахунок можливості реалізації рівня фотоелектричних параметрів.
Аннотация к работе
Це повязано з високою стабільністю кремнієвих ФД, великим вибором кремнію для виготовлення ФД по питомому опору (від 1 Омхсм до 10000 Омхсм), високим рівнем планарно-дифузійної технології для виготовлення фоточутливих кристалів, широким спектральним діапазоном чутливості кремнієвих ФД (200 - 1100) нм, можливістю створення кристалів зі швидкодією (часом наростання (спаду) фотовідклику по рівню 0,1 - 0,9 від максимуму на довжинах хвиль (850 - 900) нм рівною десяткам наносекунд. Якщо випромінювання поглинається в р-області, то електрони, що знаходяться на відстані від p-n-переходу, меншій від їхньої дифузійної довжини Ln, зможуть досягнути його. Дірки, що генерувались поблизу поверхні n-області, дифундують в глибину і, являючись неосновними носіями зарядів для цієї області, підходять до області просторового заряду d p-n-переходу, захоплюються полем переходу в р-область. Якщо в момент часу t = 0 на ФД подати прямокутний імпульс світла, то струм через ФД зявляться після того, як збуджені світлом носії заряду дійдуть до р-n-переходу, тобто через час, рівний часу дифузії носіїв через базу. В загальному випадку інерційність визначається трьома процесами: часом дифузії нерівноважних носіїв через базу (фдиф), часом їхнього прольоту (дрейфу) через область обємного заряду р-n-переходу (фдр), фдр = d/Vcep, де Vcep - середня швидкість руху носіїв заряду, d - ширина області обємного заряду та постійною часу кола RC (ФRC), яка визначається опором бази і зарядною ємністю.В результаті проведених досліджень можливості реалізації вимог технічного завдання було встановлено, що оптимальним для розробки та виготовлення безкорпусного чотириелементного швидкодіючого фотодіода є використання кремнієвих монокристалічних епітаксійних пластин типу ВКС згідно ТУ 48-0533-005. Розрахунки показали можливість реалізації вимог як по струмовій монохроматичній чутливості, так і по швидкодії ФД. Невисоке значення чуливості (0,15 А / Вт) дозволило використати пластину з товщиною високоомного шару 20 мкм.
Вывод
В результаті проведених досліджень можливості реалізації вимог технічного завдання було встановлено, що оптимальним для розробки та виготовлення безкорпусного чотириелементного швидкодіючого фотодіода є використання кремнієвих монокристалічних епітаксійних пластин типу ВКС згідно ТУ 48-0533-005. Розрахунки показали можливість реалізації вимог як по струмовій монохроматичній чутливості, так і по швидкодії ФД. Невисоке значення чуливості (0,15 А / Вт) дозволило використати пластину з товщиною високоомного шару 20 мкм. Питомий опір високоомного шару - 600 Ом·см. Генерація носіїв заряду в високоомному шарі дозволила швидко (методом дрейфу) доставляти їх до p -n-переходу, що й забезпечило швидкодію ФД. Якби стояло завдання отримання вищої чутливості - слід було б використати пластини з товстішим епітаксійним шаром.
Виготовлені ФД були досліджені на предмет виконання технічного завдання. Вимірювання параметрів та характеристик розробленого фотодіода підтвердили повне виконання тпоставленого технічного завдання.
Загальний висновок - оптимальним для виготовлення чотириелементних швидкодіючих фотодіодів є використання епітаксійних кремнієвих пластин з тонким високоомним шаром.