一种新型边预击穿抑制雪崩光电二极管的研究

论文摘要

本文利用一种电路模型分析了传统的SGACM-APD频响特性,然后对我们依据暗电流和频响特性考虑设计的雪崩光电二极管的结构进行改进,不仅没有降低暗电流特性和频响特性,同时在保证击穿电压只提升2V、工作增益达到8的情况下,完全抑制了边缘提前击穿特性。通过雪崩光电二极管的光电效应,光照射在雪崩光电二极管上,在吸收区产生电子空穴对。然后在外加偏压的驱动下,进入倍增层发生雪崩,形成光电流。本文主要分析的是SAGCM结构的InGaAs/InP材料雪崩光电二极管。本文在已有的电路模型基础上,在ADS中进行模拟仿真,分析雪崩光电二极管各个不同层厚度对频响的影响,以及正面和底部光照射对于频响的影响。然后讨论了目前针对雪崩光电二极管存在的边缘提前击穿问题所使用的几种结构,并根据泊松方程,计算出雪崩光电二极管内部电场方程,通过matlab模拟仿真出在不同电压下的电场分布。同时根据仿真结果,提出了一种新的结构,通过分析发现不仅对于带宽没有造成影响,同时边缘击穿特性也得到了提高,并且新结构的工艺比传统抑制边击穿结构的的更简单。最后根据灵敏度方程,简单计算了该结构雪崩光电二极管在光电探测电路中的灵敏度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文内容
• 2 雪崩光电二极管的基本理论
• 2.1 雪崩光电二极管结构
• 2.2 雪崩光电二极管工作原理
• 2.3 雪崩光电二极管的几个参数
• 2.4 材料
• 2.5 APD 的频响特性
• 2.6 先进设计系统
• 2.7 本章小结
• 3 传统SAGCM 雪崩光电二极管
• 3.1 SAGCM-APD 频响特性的物理模型
• 3.2 等效电路模型
• 3.3 仿真结果分析
• 3.4 APD 生长工艺与最优参数
• 3.5 频响特性分析
• 3.6 未来工作
• 3.7 本章小结
• 4 用于抑制边击穿的新型雪崩光电二极管
• 4.1 边缘提前击穿的抑制
• 4.2 电场分布计算
• 4.3 边击穿抑制结构APD 的频响特性
• 4.4 仿真结果
• 4.5 灵敏度分析
• 4.6 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录