Исследование статических и спектральных характеристик кремниевого pin-фотодиода

В настоящее время кремниевые pin-фотодиоды (ФД) имеют широкое применение. Исследуемый прибор предназначен для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения с длиной волны λ=0,9 мкм при длительности импульса 100 нс. Поэтому особое внимание было обращено на темновые токи, область спектральной чувствительности и токовую монохроматическую импульсную чувствительность.

Для исследования был выбран одноплощадочный pin-фотодиод со следующей конструкцией (рисунок 1):

Рисунок 1- Конструкция pin-фотодиода

Pin-фотодиод выполнен на пластине кремния р-типа проводимости с удельным сопротивлением ρ ~ 10 кОм∙см. Толщина пластины составляет ~ 0,25мм. Со стороны воздействия излучения сформированы фоточувствительная область n⁺-типа диаметром 14 мм и  охранное кольцо шириной ~ 1мм, отстоящее от границ фоточувствительной площадки на 0,2 мм. На обратной стороне подложки сформирована область p⁺-типа омического контакта. Глубина залегания n⁺p перехода 3-5 мкм.

Были разработаны методики экспериментальных исследований статических и спектральных характеристик.

Измерения статических параметров проводились на измерительной системе Agilent B1500A. Исследование спектральных характеристик проводились на установке ЛУИ1.

Были получены следующие результаты:

• темновой ток при рабочем напряжении 20В – 8,8 мкА (рисунок 2,а);
• токовая монохроматическая импульсная чувствительность при рабочем напряжении 20В - 0,39 А/Вт;
• область спектральной чувствительности в диапазоне 0,4-1,2 мкм с максимум при длинах волн 1мкм (рисунок 2,б).

Рисунок 2 - а) вольт-амперная характеристика ФД при обратном смещении;

 б) спектральная характеристика ФД при Uраб = 20 В