探測(cè)器暗電流綜述報(bào)告-文庫(kù)吧在線(xiàn)文庫(kù)
【正文】 晶格原子發(fā)生電離,產(chǎn)生新的電子一空穴對(duì),新產(chǎn)生的電子一空穴對(duì)在向電極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中又獲得足夠能量,再次與晶格原子碰撞,這時(shí)又產(chǎn)生新的電子一空穴對(duì),這一過(guò)程不斷重復(fù),使一結(jié)內(nèi)電流急劇倍增,這種現(xiàn)象稱(chēng)為雪崩倍增。當(dāng)光照射時(shí),漂移區(qū)產(chǎn)生的光生載流子電子在電場(chǎng)中漂移到高電場(chǎng)區(qū),發(fā)生雪崩倍增,從而得到較高的內(nèi)部增益,耗盡區(qū)很寬,能吸收大多數(shù)的光子,所以量子效率也高,另外,達(dá)通型雪崩光電二極管還具有更高的響應(yīng)速度和更低的噪聲。在忽略其他因素的條件下,:擴(kuò)散電流、產(chǎn)生復(fù)合電流、歐姆電流、表面復(fù)合電流和隧道電流。歐姆電流表達(dá)式為式中,Reff 為有效電阻,Ro 為理想的異質(zhì)結(jié)阻抗,Rs 是由表面漏電流引起的并聯(lián)電阻 , Rd由有源區(qū)的位錯(cuò)引起的并聯(lián)電阻隧道電流主要起源于載流子穿過(guò)禁帶的隧道效應(yīng),電壓較高時(shí),隧道電流將決定探測(cè)器的暗電流。此外由于材料及器件參數(shù)受生長(zhǎng)條件,工藝處理等因素的影響,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果仍存在著一定偏差。,結(jié)果表明在低偏壓處產(chǎn)生復(fù)合電流起主要作用,偏壓增大時(shí),隧道電流對(duì)探測(cè)器暗電流的貢獻(xiàn)起主要作用,當(dāng)載流子濃度由51016 cm 3減小到5 1015 cm 3時(shí),10 V偏壓下的暗電流約減小3倍。肖特基勢(shì)壘的電流輸運(yùn)機(jī)制很多, 其中一種機(jī)制是吸收層中含有許多位錯(cuò)缺陷, 這些位錯(cuò)缺陷會(huì)協(xié)助載流子通過(guò)隧穿方式穿越勢(shì)壘而到達(dá)金屬, 其電流表達(dá)式近似為I =Is exp(βV) 。對(duì)于這一情況可作如下分析:在非理想情況下,光電轉(zhuǎn)換pn結(jié)的伏安特性可以描述為：其中:Iph表示光生電流。外加偏壓VR= 0時(shí),式(1)變?yōu)椋簣D3中,ILT曲線(xiàn)可用式(4)進(jìn)行解釋。Rs主要是高阻區(qū)(低摻雜區(qū))體串聯(lián)電阻,在溫度較低時(shí),低摻雜區(qū)存在較嚴(yán)重的載流子凍結(jié)效應(yīng)[1],使材料電導(dǎo)率減小,電阻率或體電阻增加，因此要讓探測(cè)器的暗電流穩(wěn)定，溫度適中和恒定也是影響因素之一。在20～ 50℃內(nèi)載流子凍結(jié)效應(yīng)已基本消除,隨著溫度的升高Rs變化很小,Voc減小起主導(dǎo)作用,從而導(dǎo)致IL值基本不變或者略有下降。q表示電子電荷。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)在InAlAs/InGaAs 異質(zhì)界面處的數(shù)字遞變超晶格和外延初始生長(zhǎng)的InP 緩沖層能夠有效地改善探測(cè)器的性能。另外從有效電阻數(shù)值上還可以判斷并聯(lián)電阻R s 和Rd 對(duì)總電阻的貢獻(xiàn)較大, 而這又增加了器件的歐姆電流, 導(dǎo)致暗電流偏大。由圖可看出,結(jié)面積越大,探測(cè)器反向偏壓下的暗電流越大,這與預(yù)期相符。計(jì)算中所用到的參數(shù)數(shù)值在表1中列出。產(chǎn)生復(fù)合電流起源于勢(shì)壘區(qū)熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子在電場(chǎng)作用下向勢(shì)壘區(qū)兩邊的漂移運(yùn)動(dòng),如式(2)所示:式中:q為電子電量,τeff是有效載流子壽命, W為耗盡層寬度,W=[2εj(Vb+ V)/ qNd] 1/2,εj為i層介電常數(shù), Vb為內(nèi)建電勢(shì)差, Vb=(kT/ q)In(Pp0
物理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1