用于高品質(zhì)光電探測器的砷化鎵光場效應(yīng)晶體管

光電探測器已經(jīng)成為汽車行業(yè)的一個重要組成部分。汽車上利用光電傳感器實現(xiàn)對汽車前照燈、倒車燈、儀表燈和轉(zhuǎn)向燈等光電系統(tǒng)的控制。光電探測器利用光照引起被照射材料電導率變化的原理，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)對汽車相應(yīng)裝置的控制。光電探測器的關(guān)鍵組件為光場效應(yīng)晶體管，其品質(zhì)高低直接關(guān)系到光電探測器的品質(zhì)。另外，近些年汽車行業(yè)朝著智能化、自動駕駛的方向發(fā)展，開始將光電探測器應(yīng)用到自動導航、自適應(yīng)巡航中，因而對光電探測器品質(zhì)的要求進一步提高。對此，研究了基于砷化鎵材料，給出一種利用砷化鎵材料構(gòu)成的光場效應(yīng)晶體管，并將其用在光電探測器中，實現(xiàn)具有高靈敏度、高響應(yīng)速度等優(yōu)良特性的高品質(zhì)光電探測器。

砷化鎵材料為一種化合物半導體材料，與常用的半導體材料硅相比，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效應(yīng)晶體管中的硅感光材料，并安裝在普通的光電探測器中。為了分析基于砷化鎵的光電探測器使用性能，首先考慮光伏效應(yīng)和光電效應(yīng)建立光電探測器的理論模型，之后對理論模型進行電子、單束質(zhì)子和雙束質(zhì)子的光照仿真測試。同時，在室溫環(huán)境下，對光電探測器進行真實光照試驗，設(shè)置光照波長為350～875nm。當發(fā)射器發(fā)出特定波長后，對光電探測器產(chǎn)生的電信號（電壓）進行檢測。記錄檢測時間和電壓幅值等。同時，改變發(fā)射波長，記錄光電探測器的響應(yīng)時間。結(jié)果顯示：①仿真和試驗結(jié)果具有較高的一致性；②與傳統(tǒng)硅材料光電探測器相比，基于砷化鎵的光電探測器具有較高的響應(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)建立的光電探測器理論模型論，能夠真實描述光電探測器的使用性能。此外，基于砷化鎵的光電探測器除可應(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