设计了一种大面积、高响应度的硅基PIN探测器，PIN探测器的表面积为4.1 mm×13.8 mm，整体厚度为420 μm左右。PIN探测器的光敏面采用环形Al电极将光电流信号引出，通过在波长为860 nm的恒定激光光源下进行测试，其响应度为0.6 A/W。提出了一种全新的光电单片集成的可行性方法，即利用PIN探测器非光照区的本征I层面积，设计了一种与PIN探测器结构和工艺兼容的跨阻放大器，在保证了PIN探测器结构和性能没有发生改变的前提下，实现了PIN探测器和跨阻放大器的光电单片集成。最后在波长为860 nm、脉冲宽度为100 ns、工作频率为10 kHz的实际脉冲激光信号下对流片成功的PIN探测器和光电单片集成芯片的脉冲响应进行了对比测试。结果表明：在脉冲宽度基本没有发生变化的同时，光电单片集成芯片的脉冲电压信号相比于PIN探测器的脉冲光电流信号放大了1000倍，放大倍数和理论的跨阻阻值1000 Ω一致。该集成光电芯片应用在激光引信系统的激光接收模块中，通过光电单片集成可以提高PIN探测器上输出端信号的信噪比，增强系统的稳定性，同时也可以满足激光引信系统小型化发展的需要。
光电单片集成 PIN探测器 横向NPN三极管 跨阻放大器 photoelectric monolithic integration PIN detector horizontal NPN transistor transimpedance amplifier 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210076
强激光与粒子束
2020, 32(3): 035005
1 中国原子能科学研究院, 北京102413
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
采用平面工艺制备了大面积Si-PIN探测器, 探测器厚度300μm, 直径分别Φ50mm、Φ60mm。在室温环境下测量了探测器的漏电流及226Ra-α粒子能谱响应。结果表明大面积Si-PIN探测器具有耐压能力强、漏电流小、能量分辨率高等优点, 能够满足核辐射探测领域的相关应用。
Si-PIN探测器 时间响应 能谱 线性电流 Si-PIN detector time response energy spectrum linear current
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
为获取聚龙一号实验装置负载放电产生硬X射线的能谱分布, 设计了一套7通道硬X射线能谱仪。介绍了这套多通道硬X射线能谱仪的测谱原理、主要参数及根据测量结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在聚龙一号装置丝阵负载物理实验中对测量系统进行考核, 获得了信噪比较高的测量波形。利用最大熵方法进行解谱, 获得了丝阵负载产生的硬X射线能谱分布, 辐射能段主要集中在200~500 keV附近, 且1 MeV以上光子份额较低。
Z箍缩 硬X射线 Si-PIN探测器 能谱 聚龙一号 Z-pinch hard X-ray Si-PIN detector spectrum PTS 强激光与粒子束
2018, 30(10): 105004
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
可靠准确的参考光检测是提高直接测距型激光主动成像系统测距精度的关键因素之一, 对基于PIN探测器的参考光检测电路设计进行了深入研究。首先, 对比分析了雪崩光电二极管(APD)和PIN光电二极管性能及其供电电路的难度。综合考虑参考光功率稳定特性及参考光光路设计难度, 选择PIN探测器进行激光雷达参考光检测。详细分析了高压集成芯片LT3482作为常规电源和利用电流监测模式驱动PIN探测器时的差别。选择高增益带宽积跨阻放大器OPA657N实现PIN探测器电流电压转换, 对其关键外围元件参数的选取进行了详细分析。同时介绍了超高速比较器MAX9601的应用注意事项。最后, 设计了电路板并进行实验验证。结果表明: 对脉冲为10 ns的激光光源, 当PIN探测器施加89.449 V的偏置电压时, 其输出电流信号经跨阻放大器后电压幅值达到-3.7 V, 可保证起始信号可靠检出, 但脉冲展宽为15 ns。整个模块可有效给出参考光对应的计时起始信号。基于集成高压芯片驱动的PIN探测器配合恒定阈值时刻鉴别方法在直接测距型激光主动成像系统参考光检测中是切实可行的。
激光成像系统 参考光束 PIN探测器 laser imaging system reference beam PIN detector 红外与激光工程
2018, 47(10): 1020002
在利用高密度线性阵列探测器成像时, 探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析, 通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真, 分析了像元间的电串扰特性, 同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明, 保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构, 在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。
PIN探测器阵列 串扰 保护环 PIN photodiode array crosstalk guard ring
给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模，模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统，通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片，得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形，利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压，电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较，结果较为一致。
微分吸收法 晨光号加速器 PIN探测器阵列 迭代法 differential absorption method Chenguang accelerator PIN detectors array iterative method
1 空军工程大学 电讯工程学院, 西安 710077
2 中国空间技术研究院西安分院, 西安 710000
3 空军第二飞行学院, 西安 710306
对空间辐射环境下PIN光电探测器γ射线辐射特性以及粒子辐射特性进行了深入的研究。结果表明两种辐射机制均会对PIN光电探测器造成一定的影响, 表现为暗电流噪声增加、响应率下降以及响应带宽下降。在卫星光通信系统结构设计过程中应该更多地考虑空间辐射对暗电流噪声造成的影响。
空间辐射 PIN探测器 暗电流 响应率 响应带宽 space radiation PIN detector dark current responsivity response bandwidth
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室， 北京 100083
报道了一种垂直入射的InP基InGaAs pin光电探测器，介绍了它的制备和测试方法并对器件所展示出的高效，高速，高线性度特性进行了分析。器件的暗电流密度在0和-5 V偏压时分别为1.37×10-5A/cm2和93×10-5 A/cm2；在1.55 μm波长，-3 V偏压下，器件的线性光响应高达28 mW，相应的最大线性电流为17 mA，响应度达到0.61 A/W(无减反射膜)；在-5 V偏压下，器件获得高达17.5 GHz的3 dB带宽。
光学器件 pin探测器 高速 高效 激光与光电子学进展
2012, 49(2): 022301
在研究通道衰减、探测方法分离和探测器中子/γ射线本征分辨的基础上，研究了测量高能脉冲裂变中子数目的探测技术。基于电流型Si-PIN探测器，设计了减本底的背靠背探测结构，给出了测量强γ射线和低能散射中子干扰信号及有效扣除强辐射本底的实现方法，最终实现了高n/n′和n/γ分辨测量和强裂变中子、γ射线混合场中的高能脉冲裂变中子数目探测，探测系统的信号/辐射本底比可达到10倍以上。
强辐射 PIN探测器 脉冲中子 中子探测 混合辐射场 high-intensity irradiation PIN detector pulsed neutron neutron detection mixed irradiation fields 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3385
