1064nm连续激光辐照硅基PIN探测器的热效应研究
硅基PIN探测器是一种高敏感度的电子器件，它具有灵敏度高、体积小、响应快等优点，广泛应用于光电探测领域，例如：医疗、通信、测距、打印等等。光电探测器在探测激光信号时可能会受到损伤，导致探测器的光电性能下降，对探测器的探测效果产生极大地影响，因此研究连续激光辐照硅基PIN探测器热效应具有十分重要的意义。 1064nm连续激光辐照硅基PIN探测器会出现光电转换、光热转换等现象，损伤过程较为复杂。本文通过理论分析、仿真建模的方式建立1064nm连续激光辐照硅基PIN探测器的热学模型。分析激光参数、外置偏压等多种条件下其温度、暗电流、损伤形貌及面积的变化关系，并结合实验验证了热学模型的合理性。 论文以硅基PIN探测器为研究对象，从热学理论出发，并基于经典热传导方程、热辐射和热对流的基本公式，在考虑多种热源的前提下，建立了1064nm连续激光辐照下硅基PIN探测器的热学模型。 利用多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphysics，对1064nm连续激光辐照硅基PIN开展热学仿真研究，获得不同外置偏压、功率密度和作用时间下1064nm连续激光辐照硅基PIN探测器的表面温度及轴向温度分布规律。对不同激光功率密度、作用时间和外置偏压下硅基PIN探测器表面温度的差异给出合理的解释。从载流子的运动规律出发，重点分析外置偏压下1064nm连续激光辐照对硅基PIN表面温升起反向作用的影响。 搭建实验平台，在线测量了硅基PIN探测器的实时表面中心点温度的变化，离线测量了损伤后硅基PIN探测器的暗电流、损伤形貌及损伤面积。通过实验得到了不同外置偏压、功率密度和作用时间下温度、暗电流、损伤面积及形貌的变化关系。将其与仿真结果对比，验证了1064nm连续激光与硅基PIN作用热学模型的合理性。
硅基光电探测器;连续激光辐照;热效应;热学模型
长春理工大学
硕士
物理学
魏智
2022
中文
TN201
2023-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）