මූලධර්මය සහ වර්තමාන තත්ත්වයහිම කුණාටු ප්‍රභා අනාවරකය (APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය) දෙවන කොටස
2.2 APD චිප ව්‍යුහය
සාධාරණ චිප ව්‍යුහය ඉහළ කාර්ය සාධන උපාංගවල මූලික සහතිකයයි. APD හි ව්‍යුහාත්මක සැලසුම ප්‍රධාන වශයෙන් RC කාල නියතය, විෂම සන්ධියේදී සිදුරු ග්‍රහණය, ක්ෂය වීමේ කලාපය හරහා වාහක සංක්‍රමණ කාලය යනාදිය සලකා බලයි. එහි ව්‍යුහයේ සංවර්ධනය පහත සාරාංශගත කර ඇත:
(1) මූලික ව්‍යුහය
සරලම APD ව්‍යුහය PIN ප්‍රකාශ ඩයෝඩය මත පදනම් වී ඇති අතර, P කලාපය සහ N කලාපය දැඩි ලෙස මාත්‍රණය කර ඇති අතර, ප්‍රාථමික ප්‍රකාශ ධාරාවේ විස්තාරණය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ද්විතියික ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු යුගල ජනනය කිරීම සඳහා යාබද P කලාපයට හෝ N කලාපයට N-වර්ගය හෝ P-වර්ගයේ ද්විත්ව-විකර්ෂක කලාපය හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. InP ශ්‍රේණියේ ද්‍රව්‍ය සඳහා, සිදුරු බලපෑම් අයනීකරණ සංගුණකය ඉලෙක්ට්‍රෝන බලපෑම් අයනීකරණ සංගුණකයට වඩා වැඩි බැවින්, N-වර්ගයේ මාත්‍රණයේ ලාභ කලාපය සාමාන්‍යයෙන් P කලාපයේ තබා ඇත. කදිම අවස්ථාවක, ලාභ කලාපයට සිදුරු පමණක් එන්නත් කරනු ලැබේ, එබැවින් මෙම ව්‍යුහය සිදුරු-එන්නත් කරන ලද ව්‍යුහයක් ලෙස හැඳින්වේ.
(2) අවශෝෂණය සහ ලාභය වෙන්කර හඳුනාගත හැකිය.
InP හි පුළුල් කලාප පරතරය ලක්ෂණ නිසා (InP 1.35eV වන අතර InGaAs 0.75eV වේ), InP සාමාන්‍යයෙන් ලාභ කලාප ද්‍රව්‍යය ලෙසත් InGaAs අවශෝෂණ කලාප ද්‍රව්‍යය ලෙසත් භාවිතා වේ.
(3) අවශෝෂණය, අනුක්‍රමණය සහ ලාභ (SAGM) ව්‍යුහයන් පිළිවෙලින් යෝජනා කෙරේ.
වර්තමානයේ, බොහෝ වාණිජ APD උපාංග InP/InGaAs ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරයි, අවශෝෂණ ස්ථරය ලෙස InGaAs, ඉහළ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් යටතේ (>5x105V/cm) බිඳවැටීමකින් තොරව InP, ලාභ කලාප ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. මෙම ද්‍රව්‍යය සඳහා, මෙම APD හි සැලසුම වන්නේ හිම කුණාටු ක්‍රියාවලිය N-වර්ගයේ InP හි සිදුරු ගැටීමෙන් සෑදී ඇති බවයි. InP සහ InGaAs අතර කලාප පරතරයේ විශාල වෙනස සැලකිල්ලට ගනිමින්, සංයුජතා කලාපයේ 0.4eV පමණ ශක්ති මට්ටමේ වෙනස InGaAs අවශෝෂණ ස්ථරයේ ජනනය වන සිදුරු InP ගුණක ස්ථරයට ළඟා වීමට පෙර විෂම සන්ධි දාරයේ දී අවහිර කරන අතර වේගය බෙහෙවින් අඩු වන අතර එමඟින් මෙම APD හි දිගු ප්‍රතිචාර කාලයක් සහ පටු කලාප පළලක් ඇති වේ. ද්‍රව්‍ය දෙක අතර InGaAsP සංක්‍රාන්ති ස්ථරයක් එක් කිරීමෙන් මෙම ගැටළුව විසඳා ගත හැකිය.
(4) අවශෝෂණය, අනුක්‍රමණය, ආරෝපණය සහ ලාභ (SAGCM) ව්‍යුහයන් පිළිවෙලින් යෝජනා කෙරේ.
අවශෝෂණ ස්ථරයේ සහ ලාභ ස්ථරයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය තවදුරටත් සකස් කිරීම සඳහා, ආරෝපණ ස්ථරය උපාංග සැලසුමට හඳුන්වා දෙන අතර එමඟින් උපාංගයේ වේගය සහ ප්‍රතිචාර දැක්වීම බෙහෙවින් වැඩි දියුණු වේ.
(5) අනුනාදක වැඩි දියුණු කළ (RCE) SAGCM ව්‍යුහය
සාම්ප්‍රදායික අනාවරකවල ඉහත ප්‍රශස්ත සැලසුමේදී, අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝණකම උපාංගයේ වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව සඳහා පරස්පර විරෝධී සාධකයක් බව අප මුහුණ දිය යුතුය. අවශෝෂණ ස්ථරයේ තුනී ඝණකම වාහක සංක්‍රාන්ති කාලය අඩු කළ හැකි බැවින් විශාල කලාප පළලක් ලබා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ඒ සමඟම, ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, අවශෝෂණ ස්ථරයට ප්‍රමාණවත් ඝනකමක් තිබිය යුතුය. මෙම ගැටලුවට විසඳුම අනුනාද කුහරය (RCE) ව්‍යුහය විය හැකිය, එනම්, බෙදා හරින ලද බ්‍රැග් පරාවර්තකය (DBR) උපාංගයේ පහළ සහ ඉහළ කොටසේ නිර්මාණය කර ඇත. DBR දර්පණය අඩු වර්තන දර්ශකයක් සහ ව්‍යුහයේ ඉහළ වර්තන දර්ශකයක් සහිත ද්‍රව්‍ය වර්ග දෙකකින් සමන්විත වන අතර, දෙක විකල්ප වශයෙන් වර්ධනය වන අතර, එක් එක් ස්ථරයේ ඝණකම අර්ධ සන්නායකයේ සිදුවීම් ආලෝක තරංග ආයාමය 1/4 සපුරාලයි. අනාවරකයේ අනුනාදක ව්‍යුහයට වේග අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකිය, අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝණකම ඉතා තුනී කළ හැකි අතර, පරාවර්තන කිහිපයකින් පසු ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි වේ.
(6) දාර-සම්බන්ධිත තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්‍යුහය (WG-APD)
උපාංග වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව මත අවශෝෂණ ස්ථර ඝනකමේ විවිධ බලපෑම්වල පරස්පරතාව විසඳීමට තවත් විසඳුමක් වන්නේ දාර-සම්බන්ධිත තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්‍යුහය හඳුන්වා දීමයි. මෙම ව්‍යුහය පැත්තෙන් ආලෝකයට ඇතුළු වේ, මන්ද අවශෝෂණ ස්ථරය ඉතා දිගු බැවින්, ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව ලබා ගැනීම පහසුය, ඒ සමඟම, අවශෝෂණ ස්ථරය ඉතා තුනී කළ හැකි අතර, වාහක සංක්‍රාන්ති කාලය අඩු කරයි. එමනිසා, මෙම ව්‍යුහය අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝණකම මත කලාප පළල සහ කාර්යක්ෂමතාවයේ විවිධ යැපීම විසඳන අතර, ඉහළ අනුපාතයක් සහ ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව APD ලබා ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. WG-APD ක්‍රියාවලිය RCE APD ක්‍රියාවලියට වඩා සරල වන අතර, එය DBR දර්පණයේ සංකීර්ණ සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඉවත් කරයි. එබැවින්, එය ප්‍රායෝගික ක්ෂේත්‍රය තුළ වඩාත් ශක්‍ය වන අතර පොදු තල දෘශ්‍ය සම්බන්ධතාවය සඳහා සුදුසු වේ.
3. නිගමනය
හිම කුණාටු සංවර්ධනයප්‍රකාශ අනාවරකයද්‍රව්‍ය සහ උපාංග සමාලෝචනය කෙරේ. InP ද්‍රව්‍යවල ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු ඝට්ටන අයනීකරණ අනුපාත InAlAs වලට ආසන්න වන අතර එමඟින් වාහක සහසම්බන්ධක දෙකෙහි ද්විත්ව ක්‍රියාවලියට මග පාදයි, එමඟින් හිම කුණාටු ගොඩනැගීමේ කාලය දිගු වන අතර ශබ්දය වැඩි වේ. පිරිසිදු InAlAs ද්‍රව්‍ය හා සසඳන විට, InGaAs (P) /InAlAs සහ In (Al) GaAs/InAlAs ක්වොන්ටම් ළිං ව්‍යුහයන් ඝට්ටන අයනීකරණ සංගුණකවල වැඩි අනුපාතයක් ඇති බැවින්, ශබ්ද ක්‍රියාකාරිත්වය බෙහෙවින් වෙනස් කළ හැකිය. ව්‍යුහය අනුව, උපාංග වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව මත අවශෝෂණ ස්ථර ඝනකමේ විවිධ බලපෑම්වල ප්‍රතිවිරෝධතා විසඳීම සඳහා අනුනාදක වැඩි දියුණු කළ (RCE) SAGCM ව්‍යුහය සහ දාර-සම්බන්ධිත තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්‍යුහය (WG-APD) සංවර්ධනය කෙරේ. ක්‍රියාවලියේ සංකීර්ණත්වය හේතුවෙන්, මෙම ව්‍යුහ දෙකෙහි සම්පූර්ණ ප්‍රායෝගික යෙදුම තවදුරටත් ගවේෂණය කළ යුතුය.
පළ කිරීමේ කාලය: නොවැම්බර්-14-2023