Analytical Description of Avalanche Photodiode Characteristics. An Overview: Part II


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

This paper deals with the second part of the overview on analytical calculations of the characteristics of avalanche photodiodes (APDs) based predominantly on direct gap semiconductors. In the first part of the overview (JCTE 2017, vol. 62, no. 9, p. 1027), a general formulation of the problem is carried out and an approach to its solution is reported. The program for calculations of multiplication coefficientins is fulfilled. In the most typical situations, they are represented analytically. It is demonstrated that the obtained analytical results are in good quantitative agreement with previously published numerical calculations and experimental data. In the given part of the overview, the dependences between the interband tunnel current of the heterostructure with a p+n junction in the “wide-gap” (wg) layer and the parameters of used semiconducting materials, layer-doping levels, and their thicknesses corresponding to avalanche breakdown voltages of a heterostructure are analyzed theoretically. It is demonstrated that, as a rule, the tunnel current depends nonmonotonically on the dopant concentration in the “high-resistance” region of a wg layer. There is an optimal concentration of the given dopant at which the tunnel current reaches its absolute minimum. Simple formula for determining the optimal concentration is derived. In addition, an analytical expression for determining the minimum tunnel current is obtained. In real cases, tunnel currents can vary by several orders of magnitude. It is found that, in many cases, an increase in the doping level of a “narrow gap” layer diminishes the tunnel current. It is shown that the tunnel current does not vanish with a decrease in the doping level of the high-resistance layers of a heterostructure but, beginning with a certain concentration, becomes independent of the doping level. An analogous effect is inherent to a homogeneous p+n junction. Physical reasons of such behavior of tunnel currents, which are observed at an avalanche breakdown voltage, are discussed. A technique for the optimizing the parameters of the APD heterostructure with separate absorption and multiplication regions (SAMRs) is developed. As an example, specific calculations are carried out for a widely used InP–In0.53Ga0.47As–InP heterostructure. The opportunity of description of transient phenomena in p–i–n APDs is considered first of all in the case where the initial voltage V0 is higher than the avalanche breakdown voltage VBD. This problem is formulated because there is a need to know the explicit conditions whereby the Geiger mode is generated in APD operation. A formula describing the total time of progress in the avalanche Geiger process is derived. An analytical expression for the implementation of the Geiger mode is presented. At the end of the given paper, the advantages of avalanche heterophotodiodes with SAMRs of the low-high-low type over classical samples are demonstrated and discussed on the basis of analytical calculations. The numeration of formulas, figures, and references continues that used in Part I.

Об авторах

I. Burlakov

Orion Research and Production Association; Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation

Email: vkholodnov@mail.ru
Россия, Moscow, 111538; Moscow, 119454

A. Filachev

Orion Research and Production Association; Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation

Email: vkholodnov@mail.ru
Россия, Moscow, 111538; Moscow, 119454

V. Kholodnov

Orion Research and Production Association; Moscow State Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automation; Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics; Moscow Institute of Physics and Technology (State University)

Автор, ответственный за переписку.
Email: vkholodnov@mail.ru
Россия, Moscow, 111538; Moscow, 119454; Moscow, 125009; Dolgoprudnyi, Moscow oblast, 141700

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».