Hitastigsrekseinkenni snjóflóðaljósnema

Einkenni hitastigsdriftsSnjóflóðaljósnemi
Snjóflóðaljósdíóður (APD ljósnemi) gegna lykilstöðu á sviðum greiningar á veikum ljósmerkjum eins og leysigeislamælingum, lidar-mælingum, sjónrænum tímasviðsspeglunarmælingum og skammtafræðilegum samskiptum vegna mikils ávinnings og næmni. Hins vegar er afköst APD ljósnema, sérstaklega snjóflóðaávinningur hans (M) og bilunarspenna (Vbr), mjög viðkvæm fyrir breytingum á umhverfishita. Þessi hitastigsrek mun hafa alvarleg áhrif á stöðugleika og mælingarnákvæmni kerfisins. Þessi grein greinir eðlisfræðilegan feril...Snjóflóðaljósdíóðurhitarek, dregur saman lögmál lykilbreytna sem breytast með hitastigi og kynnir kerfisbundið algengar jöfnunaraðferðir eins og hitajöfnunarrásir, aðlögunarhæfni til skekkju og hitastýringu.
1. Eðlisfræðilegur verkunarháttur hitastigsbreytinga í snjóflóðaljósnema
Hitastigseiginleikar APDLjósnemieru aðallega ákvörðuð af dreifingarferli hleðslubera innan hálfleiðaraefnisins. Þegar mikil öfugspenna er beitt eru hleðsluberar hraðaðir af rafsviðinu til að fá hreyfiorku og rekast á og jónast við grindaratóm, sem myndar ný rafeindaholupör og myndar snjóflóðafjölgun. Þegar hitastigið hækkar aukast grindarsveiflur (fonónadreifing) og meðalfrjáls leið hleðslubera milli tveggja árekstra styttist. Þetta þýðir að hleðsluberar eiga erfiðara með að safna nægri orku til að koma af stað jónun, sem leiðir til lækkunar á jónunarstuðlum (α og β).
2. Kynning á hitastigseiginleikum snjóflóðaljósnema
APD notar innri snjóflóðamjölgunaráhrif til að ná mikilli næmni, en hagnaðurinn er afar næmur fyrir hitastigi. Þegar hitastigið hækkar aukast titringur í grindinni (fonónadreifing) og meðalfrí leið hleðsluflutningsaðila styttist, sem gerir það erfiðara að safna nægri orku til að koma af stað árekstrarjónun, sem leiðir til lækkunar á jónunarstuðlinum. Þess vegna eykst bilunarspennan Vbr með hækkandi hitastigi (jákvæður hitastuðull), en snjóflóðahagnaðurinn M minnkar með hækkandi hitastigi (neikvæður hitastuðull).
3. Bætur
Kjarnahugmyndin á bak við jöfnun er „stöðugur ávinningur“, sem þýðir að halda hlutfallinu Vbias/Vbr (T) stöðugu. Það eru þrjár megingerðir verkfræðilegra lausna:
3.1 Analog/stafræn bætur byggð á háspennu-hlutdrægum aflgjafa
Analog bætur: Kynna hitastillirnet í afturvirkum/viðmiðunarlykkjunni til að gefa beint frá sér spennu með jákvæðum hitastuðli.
Uppflettingarbætur örgjörva (almenn lausn): Hitaskynjarinn fylgist með hitastiginu og örgjörvinn reiknar út nauðsynlega skekkjuspennu út frá fyrirfram geymdri samanburðartöflu fyrir „hitastigsbilunarspennu“ og stýrir úttaki háspennueiningarinnar í gegnum DAC. Einnig er hægt að nota margliðuaðlögun í stað töfluuppflettingar til að ná skekkjustýringu.
3.2 Samþætting hitaskynjara og lokaðrar lykkjustýringar með BOOST-hringrás
3.3 PID stöðugt hitastigsstýring með hálfleiðarakæli (TEC)
4. Samantekt og tillögur að vali
Hitastigsdrift snjóflóðaskynjarans stafar af því að jónunarhraði hálfleiðara er háður dreifingu grindarinnar, sem birtist sem Vbr jákvæður hitastuðull og M neikvæður hitastuðull.
Velja skal bætur út frá jafnvægi milli kostnaðar, afkastakrafna og umhverfisþvingana.
Lágkostnaðarsviðsmynd → Bætur fyrir hitastillishermun
Alhliða nákvæmnisviðsmynd → Stafræn spennustýring örgjörva (uppfletting/passun)
Aðstæður með mikilli næmni → TEC stöðugt hitastigsstýring
Með þróun LiDAR og skammtafræðilegra samskipta munu nákvæmar og smækkaðar hitastigsbætur verða lykilstuðningur við notkun APD ljósnema.