用于高品質(zhì)光電探測(cè)器的砷化鎵光場(chǎng)效應(yīng)晶體管

光電探測(cè)器已經(jīng)成為汽車行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。汽車上利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車前照燈、倒車燈、儀表燈和轉(zhuǎn)向燈等光電系統(tǒng)的控制。光電探測(cè)器利用光照引起被照射材料電導(dǎo)率變化的原理，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車相應(yīng)裝置的控制。光電探測(cè)器的關(guān)鍵組件為光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其品質(zhì)高低直接關(guān)系到光電探測(cè)器的品質(zhì)。另外，近些年汽車行業(yè)朝著智能化、自動(dòng)駕駛的方向發(fā)展，開始將光電探測(cè)器應(yīng)用到自動(dòng)導(dǎo)航、自適應(yīng)巡航中，因而對(duì)光電探測(cè)器品質(zhì)的要求進(jìn)一步提高。對(duì)此，研究了基于砷化鎵材料，給出一種利用砷化鎵材料構(gòu)成的光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并將其用在光電探測(cè)器中，實(shí)現(xiàn)具有高靈敏度、高響應(yīng)速度等優(yōu)良特性的高品質(zhì)光電探測(cè)器。

砷化鎵材料為一種化合物半導(dǎo)體材料，與常用的半導(dǎo)體材料硅相比，其具有禁帶寬度大、電子遷移率高、電子飽和漂移速度高等特性。將砷化鎵材料替換光場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的硅感光材料，并安裝在普通的光電探測(cè)器中。為了分析基于砷化鎵的光電探測(cè)器使用性能，首先考慮光伏效應(yīng)和光電效應(yīng)建立光電探測(cè)器的理論模型，之后對(duì)理論模型進(jìn)行電子、單束質(zhì)子和雙束質(zhì)子的光照仿真測(cè)試。同時(shí)，在室溫環(huán)境下，對(duì)光電探測(cè)器進(jìn)行真實(shí)光照試驗(yàn)，設(shè)置光照波長(zhǎng)為350～875nm。當(dāng)發(fā)射器發(fā)出特定波長(zhǎng)后，對(duì)光電探測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào)（電壓）進(jìn)行檢測(cè)。記錄檢測(cè)時(shí)間和電壓幅值等。同時(shí)，改變發(fā)射波長(zhǎng)，記錄光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間。結(jié)果顯示：①仿真和試驗(yàn)結(jié)果具有較高的一致性；②與傳統(tǒng)硅材料光電探測(cè)器相比，基于砷化鎵的光電探測(cè)器具有較高的響應(yīng)速度、靈敏度且功率消耗較低；③考慮光伏效應(yīng)和光電效應(yīng)建立的光電探測(cè)器理論模型論，能夠真實(shí)描述光電探測(cè)器的使用性能。此外，基于砷化鎵的光電探測(cè)器除可應(yīng)用于汽車行業(yè)外，還可以應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。

JayaGaitondeetal.SAE

2016-01-0094.

編譯：李臣