硅pin光电二极管光谱响应特性的数值模拟计算.pdfVIP

SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS Vol. 27 No. 6 Dec. 2006 光电器件 硅PIN 光电二极管光谱响应特性的数值模拟计算 张卓勋，但 伟，王 波，向勇军，赵 珊，鲁 卿 （重庆光电技术研究所，重庆400060 ） 摘 要： 对硅PIN 光电二极管的光谱响应特性作了详细的分析计算，得到了硅PIN 光电二极 管光谱响应的计算公式；给出了器件光谱响应曲线的绘制方法。实测数据与公式计算结果吻合较 好。讨论了器件工艺参数变化对光谱响应的影响。 关键词： 数值计算；光谱响应；硅光电二极管 中图分类号：TN364. 2 文献标识码：A 文章编号：l00l - 5868（2006 ）06 - 0690 - 04 Numerical Simulation Calculation on Spectral Response of Silicon PIN Photodiode ZHANG Zhuo-xun ，DAN Wei ，WANG Bo ，XIANG Yong-jun ，ZHAO Shan ，LU Oing （Chongging Optoelectronics Research Institute ，Chongging 400060 ，CHN ） Abstract ： The spectraI response characteristics of siIicon PIN photodiode have been studied by numericaI caIcuIation. The formuIa of spectraI response for siIicon PIN photodiode has been proposed as weII as the expIanation of its drawing method. SimuIation resuIt is fairIy consistent with the experimentaI one. The infIuences of process parameters on its spectraI response characteristics have been discussed. Key words ： simuIation caIcuIation ；spectraI response characteristics ；siIicon photodiode l 引言 析计算。制作器件通常选用高阻硅单晶材料，采用 硼扩散制作P + 区，磷扩散制作N + 区。 为了提高探测器的响应度及响应速度，硅光电 探测器多采用PIN 结构。硅PIN 光电探测器的光谱 响应特性是光电探测器的重要技术指标，目前的一 些相关文章只是针对PN 结或N + NIP 结构的计算结 果［l ~ 3］，而对采用PIN 结构的硅光电探测器的光谱 响应曲线进行数值计算这方面的文章未见报道。本 文对硅PIN 光电探测器的光谱响应曲线进行了详细 数值计算，分析了器件工艺参数对光电二极管光谱 图l 硅PIN 光电探测器结构示意图 响应特性的影响。该计算对于理解光电二极管中的 为方便计算，我们采用图2 所示一维简化模型， 物理过程、提高器件的性能、改进工艺和提高设计水 并假设入射光垂直器件表面，在稳态、小注入情况下 平有重要意义。 2 公式推导及分析计算 硅PIN 光电探测器的器件结构如图l 所示。我 们用半导体基本方程中载流子连续性方程对其作分