光電探測器等效電路模型和實驗研究.pdf

1、光電探測器是光電子技術的核心部件，建立了光信息與電信號之間的聯(lián)系，在生活、科研、軍事等方面起著重要的作用。因此對光電探測器的研究引起越來越多的重視。常規(guī)的仿真軟件中沒有光電子器件的模型，不能對光電探測器進行定量分析；而 TCAD等光電子器件仿真軟件的應用涉及到大量的結構和工藝參數(shù)，應用并不廣泛，因此對光電探測器的理論研究還不夠充分，本文從 PIN光電二極管出發(fā)進行研究，建立了光電探測器等效電路模型，并且從仿真分析和實驗論證兩個方面描述了

2、模型的可行性和探測器的性能。
　　本文首先分析了光電探測器的工作原理和結構特點，基于PIN光電二極管內部載流子的速率方程、雙極輸運方程和邊界條件，通過等效變換和全局參數(shù)的引入，將各個部分等效為電學元件，考慮到寄生參數(shù)和暗電流，建立了PIN光電二極管的等效電路。然后在PSpice軟件中建立電路仿真模型。在建立的PIN光電二極管仿真模型的基礎上通過電學仿真軟件對其性能進行了定量的分析。主要包括：PIN光電二極管的I-V特性仿真分析，對

3、脈沖信號的響應仿真分析，暗電流的仿真分析；另外從時域和頻域兩個方面，仿真了本征區(qū)寬度和復合速度等內部關鍵參數(shù)及寄生電阻電容等寄生參數(shù)對輸出光電流和頻率帶寬的影響。結合理論分析驗證了模型的可行性。之后通過相同的方法分別建立了PN結光電二極管、雪崩光電二極管和光電導的等效電路。除此之外，對于PN結光電二極管，從光電流的產(chǎn)生機理出發(fā)，直接求解各個區(qū)域產(chǎn)生的光電流成分并相加，介紹了另外一種建立等效電路模型的方法。
　　對于實驗部分，首先設