பனிச்சரிவு ஒளிக்கற்றை கண்டுபிடிப்பானின் (APD ஒளிக்கற்றை கண்டுபிடிப்பான்) கொள்கை மற்றும் தற்போதைய நிலைமை பகுதி இரண்டு

கொள்கை மற்றும் தற்போதைய நிலைமைபனிச்சரிவு ஒளிக்கண்டறிப்பான் (APD ஒளிக்கற்றை) பகுதி இரண்டு

2.2 APD சிப் அமைப்பு
உயர் செயல்திறன் சாதனங்களுக்கான அடிப்படை உத்தரவாதம் நியாயமான சிப் கட்டமைப்பாகும். APD இன் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு முக்கியமாக RC நேர மாறிலி, ஹெட்டோரோஜங்ஷனில் துளை பிடிப்பு, குறைப்பு பகுதி வழியாக கேரியர் போக்குவரத்து நேரம் மற்றும் பலவற்றைக் கருதுகிறது. அதன் கட்டமைப்பின் வளர்ச்சி கீழே சுருக்கப்பட்டுள்ளது:

(1) அடிப்படை அமைப்பு
எளிமையான APD அமைப்பு PIN ஃபோட்டோடையோடை அடிப்படையாகக் கொண்டது, P பகுதி மற்றும் N பகுதி பெரிதும் மாசுபடுத்தப்படுகின்றன, மேலும் முதன்மை ஒளி மின்னோட்டத்தின் பெருக்கத்தை உணர, இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளை ஜோடிகளை உருவாக்க N-வகை அல்லது P-வகை இரட்டை-விரட்டும் பகுதி அருகிலுள்ள P பகுதி அல்லது N பகுதியில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. InP தொடர் பொருட்களுக்கு, துளை தாக்க அயனியாக்க குணகம் எலக்ட்ரான் தாக்க அயனியாக்க குணகத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், N-வகை ஊக்கமருந்தின் ஆதாயப் பகுதி பொதுவாக P பகுதியில் வைக்கப்படுகிறது. ஒரு சிறந்த சூழ்நிலையில், ஆதாயப் பகுதியில் துளைகள் மட்டுமே செலுத்தப்படுகின்றன, எனவே இந்த அமைப்பு துளை-ஊசி செய்யப்பட்ட அமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

(2) உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஆதாயம் வேறுபடுகின்றன
InP இன் பரந்த பட்டை இடைவெளி பண்புகள் காரணமாக (InP 1.35eV மற்றும் InGaAs 0.75eV), InP பொதுவாக ஆதாய மண்டலப் பொருளாகவும், InGaAs உறிஞ்சுதல் மண்டலப் பொருளாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

(3) உறிஞ்சுதல், சாய்வு மற்றும் ஆதாயம் (SAGM) கட்டமைப்புகள் முறையே முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
தற்போது, ​​பெரும்பாலான வணிக APD சாதனங்கள் InP/InGaAs பொருளைப் பயன்படுத்துகின்றன, InGaAs உறிஞ்சும் அடுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதிக மின்சார புலத்தின் கீழ் (>5x105V/cm) முறிவு இல்லாமல் InP, ஒரு ஆதாய மண்டலப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்தப் பொருளுக்கு, இந்த APDயின் வடிவமைப்பு என்னவென்றால், பனிச்சரிவு செயல்முறை N-வகை InP இல் துளைகளின் மோதலால் உருவாகிறது. InP மற்றும் InGaAs க்கு இடையிலான பட்டை இடைவெளியில் உள்ள பெரிய வேறுபாட்டைக் கருத்தில் கொண்டு, வேலன்ஸ் பேண்டில் சுமார் 0.4eV ஆற்றல் நிலை வேறுபாடு, InGaAs உறிஞ்சுதல் அடுக்கில் உருவாகும் துளைகளை InP பெருக்கி அடுக்கை அடைவதற்கு முன்பு ஹெட்டோரோஜங்ஷன் விளிம்பில் தடை செய்கிறது மற்றும் வேகம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக இந்த APD இன் நீண்ட மறுமொழி நேரம் மற்றும் குறுகிய அலைவரிசை ஏற்படுகிறது. இரண்டு பொருட்களுக்கும் இடையில் ஒரு InGaAsP மாற்றம் அடுக்கைச் சேர்ப்பதன் மூலம் இந்த சிக்கலை தீர்க்க முடியும்.

(4) உறிஞ்சுதல், சாய்வு, மின்னூட்டம் மற்றும் ஆதாயம் (SAGCM) கட்டமைப்புகள் முறையே முன்மொழியப்பட்டுள்ளன.
உறிஞ்சுதல் அடுக்கு மற்றும் ஆதாய அடுக்கின் மின்சார புல விநியோகத்தை மேலும் சரிசெய்ய, சார்ஜ் அடுக்கு சாதன வடிவமைப்பில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது, இது சாதனத்தின் வேகத்தையும் மறுமொழியையும் பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது.

(5) ரெசனேட்டர் மேம்படுத்தப்பட்ட (RCE) SAGCM அமைப்பு
பாரம்பரிய கண்டுபிடிப்பாளர்களின் மேற்கண்ட உகந்த வடிவமைப்பில், உறிஞ்சுதல் அடுக்கின் தடிமன் சாதன வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனுக்கு ஒரு முரண்பாடான காரணியாகும் என்ற உண்மையை நாம் எதிர்கொள்ள வேண்டும். உறிஞ்சும் அடுக்கின் மெல்லிய தடிமன் கேரியர் டிரான்சிட் நேரத்தைக் குறைக்கலாம், எனவே ஒரு பெரிய அலைவரிசையைப் பெறலாம். இருப்பினும், அதே நேரத்தில், அதிக குவாண்டம் செயல்திறனைப் பெற, உறிஞ்சுதல் அடுக்கு போதுமான தடிமன் கொண்டிருக்க வேண்டும். இந்த சிக்கலுக்கான தீர்வு ஒத்ததிர்வு குழி (RCE) அமைப்பாக இருக்கலாம், அதாவது, விநியோகிக்கப்பட்ட பிராக் பிரதிபலிப்பான் (DBR) சாதனத்தின் கீழும் மேலேயும் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. DBR கண்ணாடியில் குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீடு மற்றும் கட்டமைப்பில் அதிக ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட இரண்டு வகையான பொருட்கள் உள்ளன, மேலும் இரண்டும் மாறி மாறி வளரும், மேலும் ஒவ்வொரு அடுக்கின் தடிமன் குறைக்கடத்தியில் நிகழ்வு ஒளி அலைநீளத்தை 1/4 பூர்த்தி செய்கிறது. கண்டுபிடிப்பாளரின் ரெசனேட்டர் அமைப்பு வேகத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும், உறிஞ்சுதல் அடுக்கின் தடிமன் மிகவும் மெல்லியதாக மாற்றப்படலாம், மேலும் பல பிரதிபலிப்புகளுக்குப் பிறகு எலக்ட்ரானின் குவாண்டம் செயல்திறன் அதிகரிக்கப்படுகிறது.

(6) விளிம்பு-இணைந்த அலை வழிகாட்டி அமைப்பு (WG-APD)
சாதன வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனில் உறிஞ்சுதல் அடுக்கு தடிமனின் வெவ்வேறு விளைவுகளின் முரண்பாட்டைத் தீர்ப்பதற்கான மற்றொரு தீர்வு, விளிம்பு-இணைந்த அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்பை அறிமுகப்படுத்துவதாகும். இந்த அமைப்பு பக்கவாட்டில் இருந்து ஒளியில் நுழைகிறது, ஏனெனில் உறிஞ்சுதல் அடுக்கு மிக நீளமாக உள்ளது, அதிக குவாண்டம் செயல்திறனைப் பெறுவது எளிது, அதே நேரத்தில், உறிஞ்சுதல் அடுக்கை மிகவும் மெல்லியதாக மாற்றலாம், இது கேரியர் போக்குவரத்து நேரத்தைக் குறைக்கிறது. எனவே, இந்த அமைப்பு உறிஞ்சுதல் அடுக்கின் தடிமன் மீதான அலைவரிசை மற்றும் செயல்திறனின் வெவ்வேறு சார்புநிலையைத் தீர்க்கிறது, மேலும் அதிக விகிதம் மற்றும் அதிக குவாண்டம் செயல்திறன் APD ஐ அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. WG-APD இன் செயல்முறை RCE APD ஐ விட எளிமையானது, இது DBR கண்ணாடியின் சிக்கலான தயாரிப்பு செயல்முறையை நீக்குகிறது. எனவே, இது நடைமுறைத் துறையில் மிகவும் சாத்தியமானது மற்றும் பொதுவான விமான ஒளியியல் இணைப்புக்கு ஏற்றது.

3. முடிவுரை
பனிச்சரிவின் வளர்ச்சிஒளிக்கண்டறிப்பான்பொருட்கள் மற்றும் சாதனங்கள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன. InP பொருட்களின் எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை மோதல் அயனியாக்க விகிதங்கள் InAlAs க்கு அருகில் உள்ளன, இது இரண்டு கேரியர் சிம்பியன்களின் இரட்டை செயல்முறைக்கு வழிவகுக்கிறது, இது பனிச்சரிவு கட்டும் நேரத்தை அதிகமாக்குகிறது மற்றும் சத்தத்தை அதிகரிக்கிறது. தூய InAlAs பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​InGaAs (P) /InAlAs மற்றும் In (Al) GaAs/InAlAs குவாண்டம் கிணறு கட்டமைப்புகள் மோதல் அயனியாக்க குணகங்களின் அதிகரித்த விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, எனவே இரைச்சல் செயல்திறனை பெரிதும் மாற்றலாம். கட்டமைப்பைப் பொறுத்தவரை, சாதன வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனில் உறிஞ்சுதல் அடுக்கு தடிமனின் வெவ்வேறு விளைவுகளின் முரண்பாடுகளைத் தீர்க்க ரெசனேட்டர் மேம்படுத்தப்பட்ட (RCE) SAGCM அமைப்பு மற்றும் விளிம்பு-இணைந்த அலை வழிகாட்டி அமைப்பு (WG-APD) உருவாக்கப்படுகின்றன. செயல்முறையின் சிக்கலான தன்மை காரணமாக, இந்த இரண்டு கட்டமைப்புகளின் முழு நடைமுறை பயன்பாடும் மேலும் ஆராயப்பட வேண்டும்.