Integration und Optimierung optoelektronischer Sensoren in Standard-CMOS-Prozessen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1999
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 9]
302 |
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|---|---|
| adam_text | FORTSCHRITT-BERICHTE VDI
REIHE 9
ELEKTRONIK DIPL.-INQ. INGOMARTINY,
HALSTENBEK
NR. 302 | INTEGRATION UND
OPTIMIERUNG
OPTOELEKTRONISCHER
SENSOREN IN STANDARD-
CMOS-PROZESSEN
V
INHALTSVERZEICHNIS
VERWENDETE KURZZEICHEN UND KONSTANTEN VII
KURZFASSUNG XI
EINLEITUNG 1
1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 4
1.1 DER PHOTOELEKTRISCHE EFFEKT 4
1.2 LADUNGSTRANSPORT IM HALBLEITER 9
1.2.1 DIE TRANSPORTGLEICHUNG DES HALBLEITERS 9
1.2.2 LICHTSTIMULIERTE LADUNGSVERTEILUNG 11
1.2.2.1 DAS HOMOGEN BESTRAHLTE SILIZIUM 12
1.2.2.1.1 DER FELDFREIE FALL 13
1.2.2.1.2 AEUSSERES ELEKTRISCHES FELD 18
1.2.2.2 DAS TEILWEISE ABGEDECKTE SILIZIUM 20
1.2.2.2.1 DER FELDFREIE FALL 21
1.2.2.2.2 AEUSSERES ELEKTRISCHES FELD 21
2 PHOTODETEKTOREN 22
2.1 AUFBAU EINES CMOS-PROZESSES 22
2.2 PHOTOWIDERSTAENDE 24
2.3 PHOTODIODEN 27
2.3.1 DER P-N-UEBERGANG 27
2.3.2 KAPAZITAET EINER SPERRSCHICHT 29
2.3.3 DIE SPERRSCHICHT UNTER LICHTEINWIRKUNG 30
2.3.3.1 DIE SPEKTRALE EMPFINDLICHKEIT DER PHOTODIODE . 32
2.3.3.1.1 BESTRAHLUNG VON OBEN 33
VI INHALTSVERZEICHNIS
2.3.3.1.2 BESTRAHLUNG VON DER SEITE 37
2.3.3.2 ZEITVERHALTEN 38
2.3.3.3 UEBERSPRECHEN 42
2.3.3.3.1 ABSCHIRMUNG DURCH VERTIKALE ZONEN 44
2.3.3.3.2 ABSCHIRMUNG DURCH WANNENISOLATION 44
2.3.3.3.3 ABSCHIRMUNG DURCH SUBSTRATSTROM 49
2.4 BIPOLARE PHOTOTRANSISTOREN 55
2.4.1 DER VERTIKALE PHOTOTRANSISTOR 55
2.4.2 DER LATERALE PHOTOTRANSISTOR 65
2.5 MOS-PHOTOTRANSISTOREN 66
2.6 STREUUNG 67
3 SIGNALAUSKOPPLUNG 69
3.1 KONTINUIERLICHE SIGNALAUSKOPPLUNG 69
3.1.1 AUSKOPPLUNG MIT WIDERSTANDSLAST 69
3.1.2 AUSKOPPLUNG MIT STROMSPIEGEL 71
3.1.2.1 SAETTIGUNGSBEREICH DES MOS-TRANSISTORS 71
3.1.2.2 LINEARER BEREICH DES MOS-TRANSISTORS 72
3.1.2.3 SUBTHRESHOLDBEREICH DES MOS-TRANSISTORS 73
3.1.3 AUSKOPPLUNG MIT KLEINEM DIODENSPANNUNGSHUB 77
3.2 INTEGRIERENDE SIGNALAUSKOPPLUNG 81
3.3 DIFFERENZIERENDE SIGNALVERARBEITUNG 84
3.4 STREUUNG DER TRANSISTORPARAMETER 90
4 RAUSCHEN 93
4.1 RAUSCHARTEN 93
4.1.1 THERMISCHES RAUSCHEN 94
4.1.2 SCHROTRAUSCHEN 95
4.1.3 GENERATIONS-REKOMBINATIONS-RAUSCHEN 96
4.1.4 FUNKELRAUSCHEN 96
INHALTSVERZEICHNIS VII
4.1.5 POPCORN-RAUSCHEN 97
4.2 RAUSCHEN IN PHOTODIODEN 97
4.3 TRANSISTORRAUSCHEN 99
4.3.1 RAUSCHEN IN BIPOLARTRANSISTOREN 99
4.3.2 RAUSCHEN IN MOS-TRANSISTOREN 101
5 LICHTDAEMPFUNG 105
5.1 ABSCHIRMUNG DURCH ALUMINIUM 105
5.2 LICHTLEITUNG IM OXID 107
5.3 LICHTDAEMPFUNG DURCH REFLEXION 109
6 GEHAEUSE 120
7 ZUSAMMENFASSUNG 122
A DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 123
A.L DAS HOMOGEN BESTRAHLTE SILIZIUM 123
A.L.L DER STATIONAERE, FELDFREIE ZUSTAND 123
A.L.2 DAS ABSCHALTEN DER LICHTSTRAHLUNG 124
A.1.3 DAS EINSCHALTEN DER LICHTSTRAHLUNG 126
A.1.4 HOMOGEN BESTRAHLTES SILIZIUM IM ELEKTRISCHEN FELD 126
A.2 DAS TEILWEISE ABGEDECKTE SILIZIUM 127
A.2.1 DER STATIONAERE ZUSTAND 127
A.2.2 DER EINFLUSS DES ELEKTRISCHEN FELDES 127
A.3 PUNKTFOERMIGE BESTRAHLUNG DES SILIZIUMS 128
B MOS-PROZESS-BERECHNUNG 134
C PHOTOMETRISCHE GROESSEN 138
D OPTISCHE MESSUNGEN 140
LITERATURVERZEICHNIS 146
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