Analiza rada poluvodičkog fotodetektora s lavinskom multiplikacijom za detekciju jednog fotona

diplomski rad

• Naslov (engleski): Analysis of Single Photon Avalanche Photodetector
• Autor: Ivan Berdalović
• Mentor: Tomislav Suligoj (mentor)
• Član povjerenstva: Tomislav Suligoj (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marko Koričić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirko Poljak (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; Zagreb
• Datum i država obrane: 2016-07-12, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika

Sažetak

Fotodiode s lavinskom multiplikacijom za detekciju jednog fotona (engl. Single-photon avalanche diode, SPAD) poluvodički su fotodetektori koji rade pri naponima višim od probojnog napona, gdje čak i jedan foton može uzrokovati lavinsku multiplikaciju nosilaca. Nakon objašnjenja načina rada ovakvih fotodioda, definirali smo strukturu fotodiode u simulatoru karakteristika poluvodičkih komponenata i analizirali njezin rad. Ispitali smo statičke električke i optičke karakteristike diode, a zatim u tranzijentnim simulacijama odredili vrijeme do lavinske multiplikacije. Razvili smo i metode za simuliranje pojave naknadnih impulsa (engl. Afterpulsing). Nakon toga simulirali smo i specifične parametre fotodiode, kao što su frekvencija tamnih impulsa (engl. Dark count rate, DCR) i efikasnost detekcije fotona (engl. Photon detection efficiency, PDE). Na kraju smo optimirali strukturu fotodiode s ciljem poboljšanja ovih parametara.

Sažetak (engleski)

Single-photon avalanche diodes are semiconductor photodetectors operated above the breakdown voltage, where even a single photon can cause an avalanche multiplication of carriers. After explaining the operation of these photodiodes, we define a structure of the diode in a programme for simulating the characteristics of semiconductor devices and analyse its behaviour. We examine the electrical and optical characteristics of the diode, and then measure the time to avalanche using transient simulations. We also develop a method for simulating afterpulsing. Next, we simulate some specific parameters of the diode, such as the dark count rate and the photon detection efficiency. Finally, we optimise the structure to improve these parameters.

• Ključne riječi: fotodioda s lavinskom multiplikacijom za detekciju jednog fotona; vrijeme do lavinske multiplikacije; naknadni impulsi; frekvencija tamnih impulsa; efikasnost detekcije fotona
• Ključne riječi (engleski): single-photon avalanche diode; time to avalanche; afterpulsing; dark count rate; photon detection efficiency
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:202839
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika i informacijska tehnologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (mag. ing. el. techn. inf.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2018-02-06 07:51:37