Modélisation de photodiodes PIN pour un fonctionnement en hyperfréquence sous forte puissance

• Auteur / Autrice : Frédéric Journet
• Direction : Didier Decoster
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microondes

Photodiodes

Capteurs optiques

Résumé

Ce travail a consiste en la modelisation de photodiodes pin et pin-guide pour un fonctionnement en hyperfrequence sous fort signal, les applications pouvant etre l'alimentation de systemes hyperfrequences tels que les antennes, les radars apres quelques generalites sur la photodetection et un rappel du fonctionnement des principaux photodetecteurs utilises en telecommunications optiques, nous avons developpe deux outils de modelisations, de type derive-diffusion d'etude du comportement electrique en petit et grand signal des photodiodes pin et pin-guide. Pour valider nos etudes, les resultats theoriques obtenus ont ete ensuite confrontes a quelques resultats experimentaux disponibles dans la litterature. Nous avons alors applique ces modeles a quelques structures typiques de photodiodes pin et pin-guides et avons etudie leur comportement electrique en grand signal en fonction de leur parametre de structure et des conditions d'eclairement et de polarisation appliquees. Nos resultats ont montre que les mecanismes limitant le fonctionnement sous fort signal de ces detecteurs etaient principalement les effets de charge d'espace et de depolarisation. Ainsi, la puissance electrique maximale qu'il est possible d'obtenir a la frequence de 20ghz avec une photodiode pin de couche active 1. 5 m et de diametre 22 m est de 13dbm. Dans le cas de la photodiode pin-guide, le meilleur resultat obtenu a la frequence de 60ghz pour une photodiode d'epaisseur de couche active 0. 4 m est egal a 5dbm. Nous avons termine ce travail en effectuant une etude systematique de la puissance microonde maximale delivree par la photodiode en fonction de la frequence et en etudiant plus precisement la technique de l'adaptation d'impedance comme solution envisageable pour ameliorer le couple puissance-frequence de ce detecteur.