一种PIN硅管光电接放器设计探讨

介绍一种国产PIN硅管光电转换器件及其接口前置放大电路的设计。

高灵敏大面积硅PIN探测器阵列

提出了一种效率增强型硅 PIN探测器和新型高灵敏大面积硅 PIN探测器阵列的设计思想 ,并且对它们的探测灵敏度和相对误差进行了详细的理论模拟计算。从理论研究结果可以得到 :效率增强型硅 PIN探测器可以显著提高对γ射线的探测灵敏度 ;高灵敏大面积硅 PIN探测器阵列相对于单个效率增强型硅 PIN探测器具有更高的探测灵敏度。结合脉冲放大器 。

PIN硅光电二极管用于γ射线探测的试验研究

在X、γ射线的剂量或剂量率测量场合,常用到PIN硅光电二极管。比起传统的电离室等,它有体积小、灵敏度高、成本低、不需要高压等优点;与计数管、闪烁探测器相比,其电流输出的特性可以避免脉冲场下的死时间问题。但大剂量照射造成的辐射损伤是影响其性能的最大因素。以XRB100s-CB380为例,通过试验研究了PIN硅光电二极管的特性,包括灵敏度、偏压影响、温度补偿、辐射损伤及退火等,并简单介绍了实际应用中对输出电流信号的处理方法。

硅基PIN光电探测器结构参数对其性能的影响

对硅基PIN光电探测器器件模型进行了理论分析,讨论了硅基PIN光电探测器的I-V特性与器件的i层厚度和整体宽度的变化关系,并进行了仿真分析。实验结果表明,随着i层厚度从5μm增加到70μm,器件的正向电流逐步减小,且i层厚度与其正向电流成反比;随着器件宽度从50μm增加到90μm,器件的正向电流逐步增大,且器件宽度与其正向电流成正比;引入保护环结构可以明显降低器件的暗电流。对PIN器件的结构参数进行了优化设计,结果表明在所设置的器件工艺条件下,当器件的i层厚度为50μm、整体宽度为70μm时,器件的性能最佳。

微晶硅PIN/OLED红外光上转换器件

提出了一种用于红外传感/显示的光-光转换器件——微晶硅PIN/OLED红外光上转换器件。详细描述了其工作原理及相关光转换的功能,并对其进行了理论模拟,结果表明它是一种可具有上转换功能、集光传感器和显示器于一体的新型器件。

基于PIN型硅光电二极管的激光偏振态探头

综合考虑了PIN型硅光电二极管的高灵敏性、高稳定性、高响应速度、小体积及低成本的优点,主要研究了基于PIN型硅光电二极管的光强探测电路在激光偏振态测量系统中的应用。采用Stockes参量测量的LCVR调制法,将光强探测电路和光学检偏系统封装在一起构成激光偏振态测量探头,探头以STM32F103为控制器通过USB协议实现数据在上位机与控制器之间的传输。利用该探头完成808nm激光的偏振态测量,实验结果显示该偏振态测量探头具有较高的测量精度,且该偏振态测量探头具有结构简单、测量精度高、体积小、人机交互便捷、操作简单的特点。

飞秒激光诱发硅PIN光电二极管饱和特性的实验研究(英文)

实验研究了不同脉冲能量的飞秒激光诱发硅PIN光电二极管瞬态响应信号的特性。发现探测器响应瞬态响应信号相继出现了三个明显的相位,深入讨论了飞秒激光诱发的高注入载流子在瞬态响应信号演化过程中所起的作用。结果表明,高注入载流子产生的空间电荷屏蔽效应是导致瞬态响应信号呈现三个相位的主要因素,它导致瞬态响应信号的持续时间主要取决于载流子双极扩散的速度。增加飞秒激光的脉冲能量会进一步延长探测器瞬态响应信号的持续时间。因此,飞秒激光会削弱探测器的工作性能,尤其是在高速信号探测中的工作性能。

基于PERL技术的硅基PIN光电二极管的设计与仿真

缺乏高质量的硅光电接受器件一直制约着全硅光电子回路的发展。分析讨论了PERL太阳能电池的高效光电特性技术,并将其应用于硅光电二极管,设计了一种高响应度,高截止频率的硅基PIN光电二极管的器件结构,说明了该结构的技术特点与制备工艺。使用SUPREM-IV仿真器对该器件进行了模拟仿真,讨论了I层的长度与厚度对器件性能的影响。

一款低成本硅PIN光电二极管偏置电路的设计及应用

硅PIN光电二极管在微弱光信号检测领域的应用越来越广泛,但其效果会受到偏置电压等因素的影响,稳定性高、纹波系数小的偏置电压对准确获得被测信号来说是必不可少的。设计一款基于TPS61040电压转换芯片的硅PIN光电二极管偏置电路,并将其用于NaI(Tl)晶体的微弱光信号检测,取得了良好的效果。

基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器

本文报道了一种基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器。该器件结合了黑硅结构宽光谱高吸收的特性,以及PIN光电探测器高量子效率高响应速度的特点,通过在传统硅PIN光电探测器结构的基础上增加黑硅微结构层,在不影响响应速度的条件下,提高了探测器在近红外波段响应特性。并且针对纵向结构垂直入射PIN光电探测器时量子效率与响应速度相矛盾的问题,提出了解决方案。测试结果表明,该器件的量子效率可达80%,峰值波长为940 nm,光响应度达到0.55 A/W,暗电流降至700 pA,响应时间为200 ns。

1064nm连续激光辐照对硅基PIN探测器光生载流子影响的实验研究

研究了连续激光对硅基PIN探测器中光生载流子的影响机理,建立1064 nm连续激光辐照硅基PIN探测器光生载流子的理论模型,搭建在线输出电流精确采集系统,研究了硅基PIN探测器在不同偏置电压、不同激光功率、不同作用时间条件下,其输出电流的变化规律。结果表明:硅基PIN探测器在外置偏压作用下,输出电流分为三个阶段:光生电流阶段、过渡阶段和恢复阶段。在光生电流阶段,输出电流随着外置偏压的增大而增大。在过渡阶段,输出电流随电压的增大而增大。随着激光注入量的停止,硅基PIN探测器进入恢复阶段及散热阶段,硅基PIN探测器特性开始缓慢恢复。

硅PiN管的雪崩击穿的修正

硅PiN结构在工业产品中有多种应用,是多种二极管的基本结构。本文分析了该结构的雪崩击穿特性,推导得到一个适合于PiN结构的突变结雪崩击穿电压公式。该解析式能估算器件杂质分布为单边突变结、双边突变结和PiN结构的雪崩击穿电压,修正了以往解析式中i层宽度为零时,击穿电压为零的错误结论。该解析式对于PiN管的器件物理分析、工艺结构的优化和产品流水线的监控是有用的。

基于热效应的长脉冲激光对硅基PIN恢复时间影响的研究

研究了长脉冲激光对硅基PIN光电探测器输出信号的恢复时间影响机制,基于热效应,建立了长脉冲激光对硅基PIN光电探测器恢复时间的模型。实验测量了不同偏压、脉宽和能量密度下硅基PIN探测器的恢复时间,得到了恢复时间的变化规律。结果表明:偏置电压对恢复时间几乎没有影响,而脉宽和能量密度对其影响较大。这主要是因为脉宽和能量密度引起的温度变化比较显著,而温度影响非平衡载流子寿命,从而导致其恢复时间的变化。

兆瓦级微波雷达用硅PIN管保护器

开发硅ＰＩＮ管用作微波保护器与充气Ｔ－Ｒ管相比，就可靠性而言具有更大的前景。不管是在强大的微波功率脉冲，或是在加上直流偏置的情况下，通过电导率调制，该器件就能实现降Ⅰ层电阻的开关功能。本文理论分析入手，以方程式表示了Ⅰ层电阻是激励信号（直流偏置或微波功率）变化的函数。就直流或微波功率对Ⅰ层实施调制的相对有效性进行了推算。

硅PIN探测器γ射线灵敏度计算

通过分析γ射线与物质相互作用的一般特性，从理论上计算硅PIN探测器γ射线灵敏度，为γ射线探测器的物理设计提供理论依据。

PIN半导体剂量率探测器的研究

利用大面积PIN硅光电二极管作为探测器,对北京正负电子对撞机BEPCI在同步辐射运行、束流注入、束流切断等情况下对撞区的辐射水平进行测量,并分析辐射本底的强度、来源及特点;研究PIN半导体探测器在BEPCI对撞区的工作状况,为第三代北京谱仪BESIII的剂量率在线检测奠定基础。

硅探测器加工中的离子注入工艺设计与控制

应用离子注入工艺可制备获得线性电流大、窗口死层薄的硅pin辐射探测器。首先简要介绍了离子注入工艺形成pn结的原理,重点根据技术要求进行了离子注入工艺设计和计算,分别得到了注入能量为40 keV和注入剂量为4×1014/cm2的两个重要控制参数。同时分析了在离子注入工艺中存在的影响因素和相应处理方法,对生产具有良好的指导作用。采用所设计的工艺参数制备获得的硅pin辐射探测器各项技术指标均满足要求,验证了离子注入工艺设计与参数控制的有效性。

并联PiN二极管的温度频率特性建模与分析

针对风电变流器等应用场景,随着功率等级的不断提升,硅PiN二极管的并联使用问题日益突出。然而,并联硅PiN二极管器件的静态参数具有分散性,并联器件间的线路布局存在不均衡性,这些因素都导致并联器件间的电流分布不均,进而引起器件间的损耗和发热不一致,使并联PiN二极管工作于不同的结温。相应地,结温差异会对二极管的反向恢复过程产生影响,并进一步影响并联器件间的电流和结温分布,甚至危害器件和变流器的安全稳定。该文以硅PiN二极管分立器件为研究对象,计及温度影响,建立正向导通损耗和反向恢复损耗的数学模型,以阐释温度对并联PiN二极管电–热平衡的调节机制。然后,针对大注入电流的运行工况,基于导通损耗与反向恢复损耗对温度所呈现出的相反趋势,结合二极管开关频率和工作结温之间的内在制约机制,提出决定并联二极管结温差异发展趋势的“零温度–频率特性”概念。最后,利用实验展示不同温度、不同电流等级下的温度–频率特性,验证该特性的正确性。通过构建并联二极管开关频率与热稳定极限的关系,可为硅PiN二极管的并联设计和使用提供参考,并为模块封装中的结温在线监测提供方法。

一款基于硅光电二极管的数字γ辐射仪设计

CsI(Tl)闪烁晶体的发光光谱能与光电二极管的吸收光谱较好的匹配。采用CsI(Tl)晶体+光电二极管探测器的数字辐射仪,与传统辐射仪相比,在体积、功耗和稳定性方面都有一定优势。通过数字电位器的使用实现了甄别阈值调节的数字化,使得仪器甄别阈调节更加精确。

新型硅激光器系统的优化设计

通过在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,建立了完整的全硅激光器系统。该系统包括半导体泵浦光源和硅波导放大器。建立的硅激光器增益模型,与已知的实验结果达到了很好的一致,并给出了泵浦光源输出波形和硅激光器的输出波形。该系统可以集成在很小的CMOS器件上,实现光电子器件的集成化,有着广泛的应用前景。