Анализ конструкций кремниевых фотодиодов и методов улучшения их параметров

Современные микроволновая техника и фотоника являются одними из самых динамично развивающихся областей фундаментальной физики и электроники. Синтез оптических технологий с технологиями передачи данных, который мы наблюдаем в последние несколько десятилетий, открывает новые возможности и перспективы в разработке современных технических устройств. Связь между микроволновыми технологиями и фотоникой привела к возникновению новой междисциплинарной области – радиофотоники. Развитие микроволновой фотоники неизбежно требует более совершенных систем микроволновой техники. Поэтому, совершенствование характеристик фотоприемников является актуальной задачей радиофотоники. Объектом данного исследования являются фотодиоды. Предметом исследования – принципы работы и основные характеристики фотодиодов. Целью данной исследовательской работы является описание принципов функционирования фотодиодов и методов улучшения их основных характеристик. Основная задача данного исследования заключается в разработке новых методов, позволяющих улучшить основные характеристики фотодиодов. Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Первая глава посвящена непосредственному описанию принципов работы и основных характеристик фотодиодов. Рассматриваются устройство фотодиодов различных типов. Во второй главе изучаются методы улучшения основных характеристик фотодиодов. В частности, основных методов диагностики, анализ идеальных фотодиодов, диагностика фотодиодов по интегральным и дифференциальным параметрам ВАХ, Изучается методика оценки однородности и локальных дефектов, а также дефекты и однородности р+-n- и PINфотодиодных структур.

Развитие микроволновой техники и фотоники в последние несколько десятилетий открывает новые перспективы в разработке новых технических устройств. Дальнейшее усовершенствований характеристик фотопримников является важнейшей задачей новой междисциплинароной области – радиофотоники. В настоящее время стремительно развиваются системв беспроводной связи, успехи которой обусловлены разработкой микроволновых компонентов. Существует множество исследовательских и опытно-конструкторских работ по технологии миллиметровой волновой беспроводной связи. Очевидно, что развитие микроволновой фотоники требует совершенных систем микроволновой техники. Фотоприемники имеют первичное значение для аналоговых волоконно-оптических линий передачи. Это создает спрос на высокоскоростные высокоточные фотоприемники. Одним из достоинств высокоточных приемников является наличие потенциала для упрощения схем приемников, который устраняет необходимость в электронных гармониках с импедансом. Одним из основных параметров фотодиодов является темновой ток, который снижает их чувствительность. Следовательно, необходимо разрабатывать фотоприемники с низким значение темновых токов, что приведет к увеличению пороговой чувствительности. Этого результата можно достичь несколькими способами. В одном из них посредство термодиффузионных процессов на пассивных поверхностя происходит формирование диффузионного n+-слоя. Следующий метод применяется для изготовления матричного фотодиода таким образом, чтобы р+-n- или n+-р-переход выходили на поверхность возле основания мезаструктуры под углом меньше 60°. Оба способа пригодны для разработки электронно-оптических приборов высокой пороговой чувствительности.

Фотодиоды: устройство, характеристики и принципы работы [Электронный ресур]. – Режим доступа: http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/696-fotodiody-ustrojjstvo-kharakteristiki-i.html (дата обращения 01.07.2019). 2. Коновалов Г.Г. Создание и исследование быстродействующих фотодиодов для средней ИК-области спектра (2-5 мкм) на основе узкозонных гетероструктур / дис. …канд. физико-матем. наук: 01.04.10 / Коновалов Глеб Георгиевич. – Санкт-Петербург, 2014. – 168 с. 3. С.С. Демидов, Е.А. Климанов. Способ изготовления кремниевого фотодиода // Патент RU 2654992 С1 с приоритетом от 04.08.2017 г. 4. Е.А. Климанов, М.Н. Вильдяева. Способ изготовления кремниевого фотодиода // Патент №219.017.71f8 от 01.06.2019 г. 5. Е.А. Климанов, А.В. Кулыманов, В.П. Лисейкин. Способ изготовления p-i-n фотодиода // Патент №680538 с приоритетом от 19.02.1976 г. 6. A.R. Hartman, Н. Melhior, D.P. Schinke, R.G.Smith, Method of fabricating silicon photodiodes // Патент US 4127932 с приоритетом от 06.08.1976 г. 7. Климанов Е.А., Акционерное общество НПО «Орион». Способ изготовления фотодиода // Патент №216.013.88e7 от 27.10.2015 г. 8. Radford W.A., Photovoltaic detector with integrated dack current offset correction // Патент US №5.663.564 от 02.09.1997 г.