-
شماره ركورد
28726
-
پديد آورنده
محيا نصيري فيجوني
-
عنوان
مدل سازي و بهبود مشخصه هاي ديود بهمن تك فوتون براي كاربردهاي تصويربرداري طيف سنجي مادون قرمز نزديك
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي برق- افزارههاي ميكرو و نانوالكترونيك
-
سال تحصيل
1399
-
تاريخ دفاع
1402/2/25
-
استاد راهنما
محمد عظيم كرمي
-
دانشكده
مهندسي برق
-
چكيده
در اين رساله ابتدا مطالعه جامعي بر روي مهم ترين كميت هاي ديود بهمن تك فوتون SPAD و چندبرابركننده نور سيليكوني (SiPM ) در كاربردهاي پزشكي انجام شده است و اين پارامترها مانند متوسط توان منبع، نرخ تكرار پالس ، عرض كامل در نصف ماكزيمم مقدار(FWHM ) ، طول موج نور، نرخ شمارش تاريك (DCR )، بازده تشخيص فوتون (PDE ) و... براي منابع نوري و آشكارسازهاي مورد استفاده در طيف سنجي مادون قرمز نزديك (NIRS ) جمع آوري شده است و سپس در دو گروه مختلف موج پيوسته (CW ) و دامنه زماني (TD ) دسته بندي شده است. هدف نهايي رسيدن به مصالحه اي بين پارامترهاي مختلف آشكارساز با توجه به كاربرد مورد استفاده است. در ادامه اين رساله بر روي مدل سازي جديدي براي DCR با استفاده از ضرايب يونيزاسيون غيرمحلي تمركز شده است. تا كنون تمام مدل هاي ارائه شده براي محاسبه احتمال رخداد بهمن، ميدان الكتريكي را به صورت محلي فرض مي كردند. در نتيجه در ميدان هاي الكتريكي بالا، مدل محلي فاصله يونيزاسيون را بسيار كوچك پيش بيني مي كرد و احتمال رخداد بهمن دقيقا محاسبه نمي شد. مدل غيرمحلي جديد بر اساس در نظر گرفتن يك وابستگي غير محلي يونيزاسيون ضربه به ميدان الكتريكي است و مي توان با استفاده از اين مدل جديد احتمال رخداد بهمن و سپس DCR را محاسبه كرد. اين مدل بر روي دو SPAD شبيه سازي شده در فرآيند هاي استاندارد مكمل اكسيد-فلز- نيمه رسانا μm CMOS SPAD 0.15 و 0.18 ارزيابي شده است سپس نتايج به دست آمده با مدل محلي و داده هاي به دست آمده از آزمايش مقايسه شده است كه در ولتاژهاي باياس بالاتر، مدل غير محلي به داده هاي تجربي نزديك مي شود. در پايان براي شبيه سازي دقيق تر از مدل ياند به باند غيرمحلي استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه DCR محاسبه شده با مدل سازي ضرايب يونيزاسيون و تونل زني باند به باند غيرمحلي تقريبا به نتايج آزمايش منطبق است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/07/04
-
عنوان به انگليسي
Modeling and Optimization single-photon avalanche diode characteristics for near-infrared spectroscopic imaging applications
-
تاريخ بهره برداري
5/14/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محيا نصيري فيجوني
-
چكيده به لاتين
In this thesis, a comprehensive study has been done on the most important parameters of single photon avalanche diode SPAD and silicon photomultiplier (SiPM) in medical applications and these parameters such as average source power, pulse repetition rate, full width at half maximum value (FWHM), light wavelength, dark count rate (DCR), photon detection efficiency (PDE) and... have been collected for light sources and detectors used in near infrared spectroscopy (NIRS) and then in two different wave groups It is categorized as continuous (CW) and time domain (TD). The ultimate goal is to reach a compromise between the various parameters of the detector according to the application. In the thesis, it is focused on a new modeling for DCR using non-local ionization coefficients. Until now, all the models presented to calculate the probability of avalanches assumed the local electric field. As a result, in high electric fields, the local model predicted the ionization distance very small, and the probability of avalanche occurrence was not accurately calculated. The new non-local model is based on considering a non-local dependence of impact ionization on the electric field, and it is possible to calculate the probability of avalanche occurrence and then DCR using this new model. This model has been evaluated on two SPADs simulated in standard 0.15 and 0.18 μm CMOS SPAD processes, then the results obtained with the local model and the data obtained from the experiment have been compared, which at higher bias voltages, the non-local model It approaches the experimental data by 25%. In the end, for a more accurate simulation, the non-local band model has been used. The results show that the DCR calculated by modeling the ionization coefficients and band-to-band tunneling is almost consistent with the experimental results.
-
كليدواژه هاي فارسي
ديود بهمن تك فوتون , مدل سازي غيرمحلي , نرخ شمارش تاريك , طيف سنجي مادون قرمز
-
كليدواژه هاي لاتين
Single Photon Avalanche Diode , Non Local Modeling , Dark Count Rate , Near Infrared Spectroscopy
-
Author
Mahya Nasiri
-
SuperVisor
Dr. Mohammad Azim Karami
-
لينک به اين مدرک :