برفاني تودو فوٽوڊيڪٽر (APD فوٽوڊيڪٽر) جو اصول ۽ موجوده صورتحال حصو ٻيو

اصول ۽ موجوده صورتحالبرفاني تودو ڦوٽوڊيڪٽر (اي پي ڊي فوٽوڊيڪٽر) حصو ٻيو

2.2 APD چپ جي جوڙجڪ
مناسب چپ جي جوڙجڪ اعليٰ ڪارڪردگي وارن ڊوائيسز جي بنيادي ضمانت آهي. APD جي جوڙجڪ ڊيزائن ۾ بنيادي طور تي RC وقت مستقل، هيٽرو جنڪشن تي سوراخ ڪيپچر، گهٽتائي واري علائقي ذريعي ڪيريئر ٽرانزٽ وقت ۽ انهي تي غور ڪيو ويندو آهي. ان جي جوڙجڪ جي ترقي جو خلاصو هيٺ ڏنل آهي:

(1) بنيادي structureانچو
سادو ترين APD ڍانچو PIN فوٽوڊيوڊ تي ٻڌل آهي، P علائقو ۽ N علائقو تمام گهڻو ڊاپ ٿيل آهن، ۽ N-قسم يا P-قسم ڊبل-ريپيلنٽ علائقو ڀرپاسي P علائقي يا N علائقي ۾ متعارف ڪرايو ويندو آهي ته جيئن ثانوي اليڪٽران ۽ سوراخ جوڙو پيدا ڪري سگهجي، ته جيئن پرائمري فوٽوڪرنٽ جي واڌ کي محسوس ڪري سگهجي. InP سيريز جي مواد لاءِ، ڇاڪاڻ ته سوراخ اثر آئنائيزيشن ڪوئفيشٽ اليڪٽران اثر آئنائيزيشن ڪوئفيشٽ کان وڏو آهي، N-قسم ڊوپنگ جو حاصل علائقو عام طور تي P علائقي ۾ رکيو ويندو آهي. هڪ مثالي صورتحال ۾، صرف سوراخ حاصل علائقي ۾ داخل ڪيا ويندا آهن، تنهنڪري هن ڍانچي کي سوراخ-انجيڪٽ ٿيل ڍانچو سڏيو ويندو آهي.

(2) جذب ۽ حاصل ۾ فرق آهي
InP جي وسيع بينڊ گيپ خاصيتن جي ڪري (InP 1.35eV آهي ۽ InGaAs 0.75eV آهي)، InP عام طور تي حاصل زون مواد طور استعمال ڪيو ويندو آهي ۽ InGaAs جذب زون مواد طور.

(3) جذب، گريڊينٽ ۽ حاصل (SAGM) جوڙجڪ ترتيب وار تجويز ڪيا ويا آهن.
هن وقت، گھڻا ڪمرشل APD ڊوائيسز InP/InGaAs مواد استعمال ڪن ٿا، InGaAs جذب ڪندڙ پرت طور، InP تيز برقي ميدان (>5x105V/cm) کان سواءِ بغير ڪنهن خرابي جي، حاصل زون مواد طور استعمال ڪري سگهجي ٿو. هن مواد لاءِ، هن APD جي ڊيزائن اها آهي ته برفاني تودوخي جو عمل N-قسم جي InP ۾ سوراخن جي ٽڪراءَ سان ٺهي ٿو. InP ۽ InGaAs جي وچ ۾ بينڊ گيپ ۾ وڏي فرق کي نظر ۾ رکندي، ويلنس بينڊ ۾ تقريبن 0.4eV جو توانائي جي سطح جو فرق InGaAs جذب ڪندڙ پرت ۾ پيدا ٿيندڙ سوراخن کي InP ضرب واري پرت تائين پهچڻ کان اڳ هيٽرو جنڪشن ايج تي رڪاوٽ بڻائي ٿو ۽ رفتار تمام گهٽجي ويندي آهي، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ ڊگهو جوابي وقت ۽ هن APD جي تنگ بينڊوڊٿ ٿيندي آهي. هي مسئلو ٻن مواد جي وچ ۾ هڪ InGaAsP منتقلي پرت شامل ڪندي حل ڪري سگهجي ٿو.

(4) جذب، گريڊينٽ، چارج ۽ حاصل (SAGCM) جوڙجڪ ترتيب وار تجويز ڪيا ويا آهن.
جذب ڪندڙ پرت ۽ حاصل ڪندڙ پرت جي برقي ميدان جي تقسيم کي وڌيڪ ترتيب ڏيڻ لاءِ، چارج پرت کي ڊوائيس ڊيزائن ۾ متعارف ڪرايو ويو آهي، جيڪو ڊوائيس جي رفتار ۽ ردعمل کي تمام گهڻو بهتر بڻائي ٿو.

(5) گونج ڪندڙ واڌارو (RCE) SAGCM structure
روايتي ڊيڪٽرن جي مٿي ڏنل بهترين ڊيزائن ۾، اسان کي ان حقيقت کي منهن ڏيڻو پوندو ته جذب ڪندڙ پرت جي ٿلهي ڊوائيس جي رفتار ۽ ڪوانٽم ڪارڪردگي لاءِ هڪ متضاد عنصر آهي. جذب ڪندڙ پرت جي پتلي ٿلهي ڪيريئر ٽرانزٽ وقت کي گهٽائي سگهي ٿي، تنهنڪري هڪ وڏي بينڊوڊٿ حاصل ڪري سگهجي ٿي. جڏهن ته، ساڳئي وقت، اعلي ڪوانٽم ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ لاءِ، جذب ڪندڙ پرت کي ڪافي ٿلهي هجڻ جي ضرورت آهي. هن مسئلي جو حل گونج ڪندڙ گفا (RCE) جي جوڙجڪ ٿي سگهي ٿي، يعني، ورهايل براگ ريفلڪٽر (DBR) ڊوائيس جي تري ۽ چوٽي تي ٺهيل آهي. DBR آئيني ۾ ٻن قسمن جا مواد شامل آهن جن ۾ گهٽ ريفريڪٽو انڊيڪس ۽ ساخت ۾ اعلي ريفريڪٽو انڊيڪس آهن، ۽ ٻئي متبادل طور تي وڌندا آهن، ۽ هر پرت جي ٿلهي سيمي ڪنڊڪٽر ۾ واقعي روشني جي طول موج 1/4 کي پورو ڪري ٿي. ڊيڪٽر جي گونج ڪندڙ جوڙجڪ رفتار جي گهرجن کي پورو ڪري سگهي ٿي، جذب ڪندڙ پرت جي ٿلهي کي تمام پتلي بڻائي سگهجي ٿو، ۽ اليڪٽران جي ڪوانٽم ڪارڪردگي ڪيترن ئي عڪاسي کان پوءِ وڌي ويندي آهي.

(6) ايج-ڪپلڊ ويوگائيڊ ڍانچو (WG-APD)
ڊوائيس جي رفتار ۽ ڪوانٽم ڪارڪردگي تي جذب ڪرڻ واري پرت جي ٿولهه جي مختلف اثرن جي تضاد کي حل ڪرڻ لاءِ هڪ ٻيو حل ڪنڊ-ڪپلڊ ويو گائيڊ structure متعارف ڪرائڻ آهي. هي structure پاسي کان روشني ۾ داخل ٿئي ٿو، ڇاڪاڻ ته جذب ڪرڻ واري پرت تمام ڊگهي آهي، ان کي اعلي ڪوانٽم ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ آسان آهي، ۽ ساڳئي وقت، جذب ڪرڻ واري پرت کي تمام پتلي بڻائي سگهجي ٿو، ڪيريئر ٽرانزٽ وقت کي گهٽائي ٿو. تنهن ڪري، هي structure جذب ڪرڻ واري پرت جي ٿولهه تي بينڊوڊٿ ۽ ڪارڪردگي جي مختلف انحصار کي حل ڪري ٿو، ۽ اميد آهي ته اعلي شرح ۽ اعلي ڪوانٽم ڪارڪردگي APD حاصل ڪندو. WG-APD جو عمل RCE APD جي ڀيٽ ۾ آسان آهي، جيڪو DBR آئيني جي پيچيده تياري جي عمل کي ختم ڪري ٿو. تنهن ڪري، اهو عملي ميدان ۾ وڌيڪ ممڪن آهي ۽ عام جهاز آپٽيڪل ڪنيڪشن لاءِ مناسب آهي.

3. نتيجو
برفاني طوفان جي ترقيفوٽو ڊيٽيڪٽرمواد ۽ ڊوائيسز جو جائزو ورتو ويو آهي. InP مواد جي اليڪٽران ۽ سوراخ جي ٽڪراءَ جي آئنائيزيشن جي شرح InAlAs جي ويجهو آهي، جيڪا ٻن ڪيريئر سمبين جي ٻٽي عمل جي طرف وٺي ٿي، جيڪا برفاني تودن جي تعمير جو وقت ڊگهو ڪري ٿي ۽ شور وڌي ٿو. خالص InAlAs مواد جي مقابلي ۾، InGaAs (P) /InAlAs ۽ In (Al) GaAs /InAlAs ڪوانٽم ويل ڍانچي ۾ ٽڪراءَ جي آئنائيزيشن ڪوئفيشينٽس جو تناسب وڌيل آهي، تنهن ڪري شور جي ڪارڪردگي کي تمام گهڻو تبديل ڪري سگهجي ٿو. ساخت جي لحاظ کان، گونج ڪندڙ وڌائيل (RCE) SAGCM ڍانچي ۽ ايج-ڪپلڊ ويوگائيڊ ڍانچي (WG-APD) کي ترقي ڏني وئي آهي ته جيئن ڊوائيس جي رفتار ۽ ڪوانٽم ڪارڪردگي تي جذب پرت جي ٿلهي جي مختلف اثرات جي تضاد کي حل ڪري سگهجي. عمل جي پيچيدگي جي ڪري، انهن ٻنهي ڍانچي جي مڪمل عملي استعمال کي وڌيڪ ڳولڻ جي ضرورت آهي.