П. Ж. Бужан, Б. А. Долгошеин, А. Л. Ильин
жүктеу/скачать 45.5 Kb.
|
|
П.Ж. БУЖАН, Б.А. ДОЛГОШЕИН, А.Л. ИЛЬИН, Е.В. ПОПОВА, Ф.Н. ПРОШИН Московский инженерно-физический институт (государственный университет) МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ГЕЙГЕРОВСКОГО РАЗРЯДА В ОБРАТНО СМЕЩЁННОМ P-N ПЕРЕХОДЕ И РАСЧЁТ ГЕЙГЕРОВСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОУМНОЖИТЕЛЕЙ В различных экспериментах возникает необходимость регистрации оптических фотонов. Кремниевые фотоумножители (SiФЭУ) имеют ряд преимуществ по отношению к другим типам детекторов оптических фотонов (меньшие геометрические размеры, высокий коэффициент внутреннего усиления, низкое напряжение питания, возможность работы в магнитном поле и т. д.). Кремниевые фотоумножители состоят из массива одинаковых ячеек, работающих в режиме самогасящегося гейгеровского разряда при напряжении, выше пробойного на общую нагрузку. При этом каждая ячейка выдаёт дискретный сигнал, а их суммарный сигнал – аналоговый, соответствующий по амплитуде числу сработавших ячеек. Эффективность регистрации оптических фотонов с помощью SiФЭУ есть вероятность того, что попавший на детектор фотон будет зарегистрирован. Эффективность (Eff) зависит от трёх составляющих – геометрической (G), квантовой (QE) и гейгеровской (P(ΔU)). Eff = G QE P(ΔU). (1) Геометрическая эффективность – это отношение активной площади ячеек детектора к его полной площади, квантовая – вероятность того, что оптический фотон образует электрон – дырочную пару в объёме детектора, а гейгеровская – вероятность образования гейгеровского разряда электрон – дырочной парой. Гейгеровская эффективность зависит от перенапряжения (напряжения выше пробойного), и необходимо выбирать структуры с наиболее быстрым ростом гейгеровской эффективности от перенапряжения. Это связано с тем, что другие параметры SiФЭУ (например шумы) резко растут при увеличении перенапряжения. Расчёт значений гейгеровской эффективности от перенапряжения производился двумя методами: 1. Моделирование Монте – Карло развития гейгеровского разряда в одномерном p-n переходе; 2. Решением системы соответствующих дифференциальных уравнений. Было произведено сравнение результатов, полученных обоими методами для нескольких структур. Различия между результатами, полученными двумя способами не превысили 2%, и и дальнейшее моделирование проводилось методом решения системы дифференциальных уравнений, так как он позволяет сократить необходимое процессорное время для моделирования более чем в 100 раз. Было произведено моделирование для 12 новых структур, сравнение их эффективности с уже существующей структурой и выбрана наиболее эффективная из них для производства. Список литературы
жүктеу/скачать 45.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|