فایلیا | دانلود فایل | دانلود تحقیق و مقاله

فوتوديودهاي آوالانژ (APDS)

APDS سيگنال را در طي فرايند آشكارسازي تقويت مي كنند . آنها از يك اصل مشابه با لوله هاي «فوتومولتي پلاير» بكار رفته در آشكارسازي تشعشع هسته اي استفاده مي كنند . در لوله فوتومولتي پلاير :

يك ماده هدف برخورد نمايد .

۳-اين برخورد با هدف باعث «فيلتراسيون ضربه اي» مي شود كه الكترون‌هاي متعددي را منتشر مي نمايد .

۴-اين الكترون ها از طريق ميدان شتاب مي گيرند و به هدف ديگر مي‌خورند همان اصول استفاده مي كنند اما تكثير در داخل خود ماده نيمه هادي صورت مي گيرد . اين فرايند در APD ها منجر به يك تقويت داخلي بين ۷ تا ۱۰۰ برابر مي شود . هر دو الكترون و سوراخ ها (حفره ها) اكنون مي توانند به فرايند تقويت كمك نمايند . با اين حال ، يك مسئله كوچك وجود دارد . با نگاه به   آشكار مي شود كه وقتي يك الكترون يك اتم را يونيزه مي‌كند يك الكترون

مي‌توانيم يك بهمن كنترل نشده بدست آوريم كه هرگز متوقف نمي شود ! بنابراين وسايل طوري ساخته مي شوند كه يكي از حاملان بار داراي يك استعداد و آمادگي بيشتري براي يونيزاسيون نسبت به ديگري باشند .

نتيجه فرايند فوق آن است كه يك فوتون وارد شونده منفرد بتواند منجر به جداگانه اي صورت مي گيرند . شكل ۱۰۳ را ملاحظه كنيد . دو عامل مهم وجود دارد : ۱-استحكام ميدان الكتريكي مورد نياز خيلي بالا است() . در حضور چنين ميدان قوي اي ، نقائص در ناحيه تكثير (مثل عدم انطباق هاي شبكه اي ، ناخالصي ها و حتي تغييرات در غلظت دو پانت) مي توانند توليد نواحي كوچكي از تكثير كنترل شده موسوم به «ميكروپلازماسي» نمايند .

معكوس شده براي حدود ۳ ولت است .(يا كمتر)

در گذشته ، APD ها در بازار به باياس معكوس چند صد ولت نياز داشتند اگرچه اخيراً‌ ولتاژهاي كمتري بدست آمده اند . تفاوت ساختاري اصلي بين APD و يك ديود p-i-n در ناحيه «i» است كه نام گذاري مجدد لايه p گرفته است . و بويژه ضخيم تر از يك ناحيه است و دستگاه براي تضمين يك ميدان الكتريكي يكنواخ

است ) و در لايه ها جذب مي شوند . اين جذب كننده يك الكترون آزاد در نوار باند هادي توليد مي كند و يك حفره در باند والانس (ظرفيت) توليد مي گردد .

پتانسيل الكتريكي در لايه n براي جذب الكترون ها به طرف يك كنتاكت و حفره به طرف كنتاكت ديگر ، كافي است . در شكل الكترون ها به طرف لايه

اتم‌ها در شبكه برخورد مي كنند جفت هاي حفره – الكترون جديد توليد مي‌‌كنند . اين فرايند يونيزاسيون ضربه اي نام دارد و حاملان بار منفي كه جديداً آزاد شده اند(الكترون ها و حفره ها هر دو) شتاب مي گيرند (در جهات مخالف) و ممكن است مجدداً برخورد نمايند .

بدلايل فوق ناحيه اتصال خيلي نازك است و نمي تواند فوتون هاي برخوردي بسياري را جذب نمايد .

(كمتر از ۵۰۰ متر) مصرف مي شوند . دقيق سازي در چندين فواصل كوتاهي عموماً براي حصول و بهره برداري از حساسيت يك APD كافي نمي باشد .

باند ۱۳۱۰nm : باندي است كه با اكثر سيستم هاي ارتباطات با بعد مسافت طولاني موجود بكار مي رود . APD هاي ژرمانيوم بطور وسيعي بكار

روي APD ها تاثير مي گذارند .

با اين حال ، با APD ها يك عامل ديگر وجود دارد . «زمان برپايي بهمن» چون هر دو حامل مي توانند يونيزاسيون ايجاد كنند يك بهمن مدت طولاني مي‌‌تواند دوام داشته باشد . اين امر توسط حركت پس و پيش الكترون ها و حفره ها ايجاد مي شود وقتي كه يونيزاسيون ها رخ مي دهند . اگر آمادگي

پهناي باند دريافتي  باشد .

نويز : APD ها عموماً نويزي هستند هنگامي كه پديده تكثير براي تمام الكترون شامل موارد آزاد شده توسط حرارت محيط بكار مي روند . اين امر بويژه يك مشكل در دستگاههاي با طول موج بلندتر است . در جايي كه انرژي فاصله باند كم باشد . در طراحي دستگاه ها بايد شيب پتانسيل براي تكثير كافي باشد ……………………