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Fotorivelatori a barriera Schottky

Obbiettivo di questa tesi è la descrizione della struttura e del funzionamento dei fotorivelatori ad alta velocità e nello specifico dei fotorivelatori “resonant cavity enhanced” (RCE) di tipo Schottky.
Il principale vantaggio dei fotorivelatori basati su barriera Schottky è quello di avere una più bassa capacità per unità di superficie rispetto ai fotorivelatori basati su giunzione p-n. Ciò è causa di una notevole riduzione della costante di tempo RC parassita fino a renderla ininfluente per la determinazione della larghezza di banda.
Il principale svantaggio del fotorivelatore Schottky è una più bassa efficienza quantica comparata con quella del fotorivelatore p-i-n dovuta alla riflessione della radiazione ottica da parte del contatto metallico. Tale riflessione può essere evitata depositando uno strato antiriflesso, ad esempio Si3N4, direttamente sul sottilissimo contatto metallico.
Sebbene largamente usati nelle trasmissioni ad alta velocità i fotorivelatori convenzionali non sono la migliore scelta possibile. Nei sistemi di comunicazione ad alta velocità sono richiesti fotorivelatori che hanno contemporaneamente velocità elevata e alta efficienza quantica. Con i fotorivelatori convenzionali si può ottenere una larghezza di banda di oltre 150 GHz, a scapito però dello spessore dello strato di assorbimento che viene ridotto al minimo per diminuire il tempo di transito dei portatori di carica. Ciò porta ad un aumento della velocità del fotorivelatore ma allo stesso tempo provoca una eccessiva riduzione dell’efficienza quantica, ossia a una riduzione della capacità di rivelare segnale. Se poi si passa a fotorivelatori convenzionali con valore accettabile di efficienza quantica per forza di causa ci si ritrova con elevati spessori dello strato di assorbimento e di conseguenza con larghezza di banda inferiore a quella richiesta dai parametri di progetto. Tra i vari miglioramenti dei fotorivelatori proposti negli ultimi anni si è scelto il fotorivelatore RCE perché ha mostrato elevata larghezza di banda ed alta efficienza quantica.
Combinando i vantaggi derivanti da una struttura di tipo RCE con quelli della struttura metallo-semiconduttore-metallo si ottengono fotorivelatori ad elevate prestazioni. Questo tipo di fotorivelatori presentano elevata velocità, alto valore della responsivity, elevato rapporto segnale-rumore e selettività della lunghezza d’onda. Inoltre la loro compatibilità con i processi di produzione dei transistor ad effetto di campo ne fanno uno dei più apprezzati fotodiodi operanti alla lunghezza d’onda di 850 nm per applicazioni in fibra ottica.

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Sommario Obbiettivo di questa tesi è la descrizione della struttura e del funzionamento dei fotorivelatori ad alta velocità e nello specifico dei fotorivelatori “resonant cavity enhanced” (RCE) di tipo Schottky. Il principale vantaggio dei fotorivelatori basati su barriera Schottky è quello di avere una più bassa capacità per unità di superficie rispetto ai fotorivelatori basati su giunzione p-n. Ciò è causa di una notevole riduzione della costante di tempo RC parassita fino a renderla ininfluente per la determinazione della larghezza di banda. Il principale svantaggio del fotorivelatore Schottky è una più bassa efficienza quantica comparata con quella del fotorivelatore p-i-n dovuta alla riflessione della radiazione ottica da parte del contatto metallico. Tale riflessione può essere evitata depositando uno strato antiriflesso, ad esempio Si 3 N 4 , direttamente sul sottilissimo contatto metallico. Sebbene largamente usati nelle trasmissioni ad alta velocità i fotorivelatori convenzionali non sono la migliore scelta possibile. Nei sistemi di comunicazione ad alta velocità sono richiesti fotorivelatori che hanno contemporaneamente velocità elevata e alta efficienza quantica. Con i fotorivelatori convenzionali si può ottenere una larghezza di banda di oltre 150 GHz, a scapito però dello spessore dello strato di assorbimento che viene ridotto al minimo per diminuire il tempo di transito dei portatori di carica. Ciò porta ad un aumento della velocità del fotorivelatore ma allo stesso tempo provoca una eccessiva riduzione dell’efficienza quantica, ossia a una riduzione della capacità di rivelare segnale. Se poi si passa a fotorivelatori convenzionali con valore accettabile di efficienza quantica per forza di causa ci si ritrova con elevati spessori dello strato di assorbimento e di conseguenza con larghezza di banda inferiore a quella richiesta dai parametri di progetto. Tra i vari miglioramenti dei fotorivelatori proposti negli ultimi anni si è scelto il fotorivelatore RCE perché ha mostrato elevata larghezza di banda ed alta efficienza quantica. Combinando i vantaggi derivanti da una struttura di tipo RCE con quelli della struttura metallo-semiconduttore-metallo si ottengono fotorivelatori ad elevate prestazioni. Questo tipo di fotorivelatori presentano elevata velocità, alto valore della responsivity, elevato rapporto segnale-rumore e selettività della lunghezza d’onda. Inoltre la loro compatibilità con i processi di produzione dei transistor ad effetto di campo ne fanno uno dei più apprezzati fotodiodi operanti alla lunghezza d’onda di 850 nm per applicazioni in fibra ottica. 1

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Salvatore Floreni Contatta »

Composta da 93 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 1446 click dal 14/02/2007.

 

Consultata integralmente 3 volte.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.