پایان نامه برق الکترونیک-مدلسازی مداری و تحلیل آشکار ساز نوری بهمنی با ساختار موجبری ونواحی جذب، بار و تکثیر مجزا (WG-SACM-APD)

مهندسی برق

 

 

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق(الکترونیک)

 

مدلسازی مداری و تحلیل آشکار ساز نوری بهمنی با ساختار موجبری ونواحی جذب، بار و تکثیر مجزا (WG-SACM-APD)

 

 

استادان راهنما:

دکتر محمد حسین شیخی

دکتر عباس ظریفکار

 تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
 
 
عنوان                                                          صفحه
 
فصل اول: مقدمه 2
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده 17
2-1 مروری بر تحقیقات انجام شده آشکارسازها 17
2-1-1 مدلسازی مداری آشکارساز نوری بهمنی PIN-APD 17
2-1-2 مدل مداری 23
2-1-3 نتایج شبیه سازی 24
2-2 مدل سازی مداری ساختار SAGCM-APD 26
2-2 -1 مدل فیزیکی 26
2-2-2 مدل مداری 29
2-2-3 نتایج شبیه سازی 35
2-3 آنالیز و مدلسازی WG-SACM-APD 38
2-3-1 پاسخ زمانی آشکارساز 39
2-3-2 پاسخ فرکانسی آشکارساز 45
2-3-3 مدل مداری WG-SACM-APD 46
2-3-4 اثرات پارازیتی 50
2-3-5 پهنای باند 53
2-4 مدلسازی و بهینه سازی آشکارساز RCE-SAGCM-APD 58
2-4-1 مقدمه 58
2-4-2میدان الکتریکی 60
2-4-3 مدلسازی 63
2-4-4 پهنای باند 71
2-4-5اثر اندوکتانس 74
فصل سوم: مدلسازی مداری آشکارساز نوری بهمنی با ساختار موجبری 79
3-1 مقدمه 79
3-2 پاسخ زمانی آشکارساز 81
3-3 پاسخ فرکانسی آشکارساز 84
3-4 مدل فیزیکی 85
3-5 اثرات پارازیتی 86
3-6 مدل مداری 88
3-7 پهنای باند 101
فصل چهارم: جمع بندی و پیشنهادات 105
4-1 جمع بندی 106
4-2 پیشنهاد کار برای آینده 107
فهرست منابع 108
چکیده به زبان انگلیسی 113
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول‌ها
 
 
عنوان و شماره                                   صفحه
جدول(2-1). مقادیر عددی ضرایب یونیزاسیون برای برخی نیمه هادی های III-V 22
جدول(2-2).امپدانس عناصر پسیو 31
جدول(2-3)پارامترهای شبیه سازی در مدل مداری 35
جدول(2-4)نوع مواد و ضخامت لایه های مختلف آشکارساز WG-SACM-APD 48
جدول(2-5)پارامترهای WG-SACM-APD 49
جدول(2-6) مواد و مقادیر پارامترهای مداری و فیزیکی RCE-SAGCM-APD 61
جدول(3-1).امپدانس عناصر پسیو 90
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
 
 
عنوان                                                  صفحه
شکل(1-1). شمای کلی یک سیستم مخابرات نوری 3
شکل(1-2). ساختار یک آشکارساز SAM 7
شکل (1-3). ساختار آشکار ساز SAGM 8
شکل(1-4). ساختار آشکار ساز SACM 8
شکل (1-5). ساختار آشکار ساز SAGCM 9
شکل (1-6). ساختار آشکار ساز SACM-APD. 10
شکل (2-1) ساختار آشکار ساز PIN-APD 18
شکل(2-2).مدل مداری آشکارساز PIN 23
شکل (2-3) جریان نوری خروجی بر حسب بایاس معکوس برای توان نور ورودی مختلف. 25
شکل(2-4) بازده کوانتومی بر حسب ولتاژ ورودی 25
شکل (2-5) پاسخ ضربه بر حسب ولتاژ های بایاس مختلف 26
شکل (2-6) ساختار SAGCM-APD با تابش نور از بالا. 27
شکل(2-7). بلوک دیاگرام زیر سیستم ها. 30
شکل (2-8) بلوک های زیر مداری نمونه. 32
شکل(2-9).مدار معادل آشکارساز SAGCM-APD. 34
شکل (2-10) مشخصه گین پهنای باند InAlAs/InGaAs در مقایسه با نتایج تجربی 36
شکل(2-11) مشخصه گین پهنای باند با نواحی جذب مختلف. 37
شکل(2-12) مشخصه گین- پهنای باند InP/InGaAs در مقایسه با نتایج تجربی 37
شکل (2-13) ساختار یک SACM-APD 39
شکل(2-14). مدار معادل WG-SACM-APD 47
شکل (2-15) مقایسه این مدل و نتایج تجربی 48
شکل (2-16) تابع تبدیل آشکارساز 49
شکل(2-17). پاسخ WG-APD برای سطح مقطع و اندوکتانس سری مختلف 52
شکل (2-18) مشخصه گین پهنای باند WG-SACM-APD 54
شکل (2-19) پهنای باند بر حسب ضخامت های مختلف لایه تکثیر آشکارساز برای ضخامت های لایه جذب و
گین 10. 55
شکل (2-20)خصوصیات GBW برای آشکارساز WG-SACM-APD 57
شکل (2-21) ساختار RCE-SAGCM-APD 59
شکل (2-22) میدان الکتریکی برای آلاینده های مختلف در لایه شارژ در بایاس معکوس a) 10v b) 20v
63
شکل (2-23) a) مدل spice آشکارساز RCE-APD b) نمایش spice مدل 66
شکل (2-24) a) مقایسه بین مدل spice و نتایج تجربی b) تابع تبدیل آشکارساز 69
شکل (2-25) a) مقایسه بین مدل spice و نتایج تجربی b) تابع تبدیل آشکارساز 70
شکل (2-26) مشخصه گین پهنای باند برای ضخامت های مختلف لایه جذب و سطح مقطع 200μm2. 73
شکل (2-27) مشخصه گین پهنای باند برای مقادیر مختلف سطح مقطع آشکارساز برای xa=35nm و
xd=80nm 74
شکل (2-28)a و b) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز یا اندوکتاس 0.2nH 75
شکل (2-28)c) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز یا اندوکتاس 0.2nH 76
شکل (2-29)aو b) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز با اندوکتانس 0.2nH 77
شکل (2-29)c) مشخصه گین پهنای باند برای سطوح مختلف آشکارساز با اندوکتانس 0.2nH 78
شکل(3-1).ساختار آشکارساز WG-SACM-APD 81
شکل (3-2) مدل مداری و اثرات پارازیتی WG-APD 86
شکل(3-3).بلوک دیاگرام زیر سیستم ها 89
شکل (3-4) بلوک های زیر مداری نمونه. 91
شکل (3-5) مدار معادل الکترون اولیه. 94
شکل (3-6) مدار معادل حفره های اولیه 95
شکل (3-7) مدار معادل الکترون ثانویه 95
شکل (3-8) مدار معادل حفره ثانویه 96
شکل(3-9) مدل مداری آشکارساز WG-SACM-APD 97
شکل(3-10).پاسخخ فرکانسی آشکارساز 100
شکل (3-11) پهنای باند آشکارساز 101
شکل (3-12) مشخصه گین-پهنای باند WG-SACM-APD برای Rl=50Ω  و Ls=0 برای xa از 50 تا 250nm 102
شکل(3-13) پهنای باند بر حسب ضخامت لایه تکثیر برای xa های مختلف و گین 10 و سطح 100μm2. 104
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-1- مقدمه
با پیشرفت تکنولوژی، سیستم های مخابرات نوری از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. سرعت و کیفیت مطلوب انتقال از مهمترین ویژگی های مخابرات نوری می باشد. عواملی از جمله تضعیف زیاد سیگنال در سیستم های بدون سیم یا با سیم مسی و محدودیت ظرفیت انتقال این سیستمها، در کنار عواملی چون مصونیت فیبر های نوری از لحاظ تداخل و کیفیت مطلوب سیگنال باعث سوق به سیستم های مخابرات نوری شده است. آشکار ساز های نوری از آن جهت که اولین بخش گیرنده را تشکیل می دهند دارای اهمیت ویژه ای هستند و از میان آن ها آشکار ساز های APD به علت گین بالا تر مورد توجه بیشتری قرار گرفتند. آشکار ساز[1] (WG-SACM-APD) از آن جهت که نور از کنار لایه جذب [2] به آن می تابد دارای سرعت بالاتر و پهنای باند بیشتر است]1-2[.
 
1-2- تشریح و بیان مساله
 
1-2-1- آشکار ساز نوری
سیستم مخابرات نوری عبارت است از هر فرم انتقال اطلاعات که در آن نور حامل انتقال داده باشد، کانال چنین ارتباطی می تواند فضای آزاد یا فیبر نوری باشد و از سه بخش اصلی فرستنده، خط انتقال و گیرنده تشکیل شده است. در شکل زیر ساختار یک سیستم مخابرات نوری دیده می شود.
شکل (1-1). شمای کلی یک سیستم مخابرات نوری]1[
آشکار ساز نوری اولین بخش در گیرنده سیستم های مخابرات نوری است که وظیفه آن دریافت اطلاعات ارسالی از طریق فیبر نوری و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی می باشد. یک آشکار ساز نوری برای عملکرد مطلوب در سیستم گیرنده باید دارای قابلیت اطمینان بالا، پاسخدهی سریع یا حساسیت زیاد در محدوده طول موج گسیل شده از منبع نوری ، نویز کم و پهنای باند کافی برای سرعت مطلوب انتقال اطلاعات باشد.
به علاوه در کاربردهایی که لازم است سیگنال نوری با سطوح پایین انرژی آشکار شود نیاز به یک آشکار ساز با حساسیت بالا می باشد.
سه مرحله در فرایند آشکار سازی نوری وجود دارد مرحله اول جذب انرژی نوری و تولید حاملهاست. مرحله دوم انتقال با بهره یا بدون بهره حامل های تولید شده به وسیله نور از ناحیه جاذب و یا ناحیه گذار و مرحله سوم جمع آوری حامل ها و تولید جریان نوری که در یک مدار خارجی جاری می گردد.
چون آشکار ساز نوری اولین بخش از گیرنده نوری است شبیه سازی و تجزیه و تحلیل این افزاره نقش مهمی در مخابرات نوری دارد]1-2[.
[1] Waveguide-Separated Absorption Charge Multiplication-Avalanche Photodetector
[2]
Absorption
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :136

قیمت : 14700 تومان

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)        serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *

[add_to_cart id=146861]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com