• شماره ركورد
    33116
  • پديد آورنده

    اسما مجرد آلمان آباد

  • عنوان
    بهينه‌سازي ديود هاي نوري پين شده در حسگر هاي تصوير برداري CMOS
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق-الكترونيك
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/7/21
  • استاد راهنما
    محمدعظيم كرمي
  • استاد مشاور
    محمد عظيم كرمي
  • دانشكده
    مهندسي برق
  • چكيده
    امروزه حسگرهاي تصويربرداري بر پايه ادوات نيمه‌هادي فلز-اكسيد مكمل (CIS) به دليل قيمت مناسب و كيفيت بالا، پيشتاز بازار شده‌اند. كاهش اندازه پيكسل‌ها به‌عنوان يكي از روش‌هاي بهبود عملكرد اين حسگرها با چالش مديريت جريان انتشار ديود نوري مواجه است كه براي بهبود كيفيت تصوير نيازمند مطالعه دقيق جريان حامل‌هاست. در اين پايان‌نامه به بهينه‌سازي ديود‌هاي پين‌ شده نوري در حسگر‌هاي CIS با تمركز بر تحليل جريان انتشار در ديود نوري پرداخته مي‌شود. شبيه‌سازي‌‌ها با استفاده از نرم‌افزارSILVACO و بر پايه فناوري 0/18µm انجام شده است.‌ براي بررسي جامع رفتار حامل‌ها در زيرلايه، ابتدا يك مدل تحليلي تك بعدي براي جريان انتشار توسعه يافته و سپس يك مدل تحليلي دو بعدي جديد براي جريان انتشار پيشنهاد مي‌شود كه كارآيي آن براي پيكسل‌هاي كوچك و بزرگ بصورت جداگانه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. از بررسي اين مدل در پيكسل‌هاي كوچك و با داده‌هاي تجربي، ميانگين خطاي مطلق 5/0807×10-9 و ضريب تعيين 0/93 حاصل مي‌گردد. بررسي نتايج حاصل از مدل پيشنهادي براي پيكسل‌هاي بزرگ‌تر حاكي از اين است كه اين مدل با داشتن ميانگين خطاي مطلق 1/26×10-8 و ضريب تعيين 0/98، از دقت خوبي براي پيش‌بيني جريان انتشار در اندازه‌هاي مختلف پيكسل برخوردار است. همچنين هم‌شنوايي الكتريكي نيز براي آلايش زير لايه، آلايش ناحيه اطراف انتشار شناور (FD) و عمق‌هاي مختلف ديود مشخصه‌يابي شده‌ است. نتايج شبيه‌سازي نشان دادند كه آلايش ناحيه اطراف FD ضمن اينكه بر پتانسيل زيرلايه اثر مي‌گذارد، يك رابطه خطي با هم‌شنوايي الكتريكي دارد. بررسي‌هاي انجام شده بر تاثير آلايش زير لايه در هم‌شنوايي نشان داد كه با انتخاب صحيح آلايش زيرلايه مي‌توان هم‌شنوايي را در طول موج‌هاي بزرگتر از 0/6µm تا 55% نسبت به مرجع، بهبود بخشيد. همچنين مشاهده گرديد، تاثير آلايش زيرلايه بر هم‌شنوايي با به عمق رفتن ديود افزايش مي‌يابد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/12/14
  • عنوان به انگليسي
    Optimization of pinned photodiodes in CMOS image sensors
  • تاريخ بهره برداري
    10/12/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اسما مجردالمان اباد

  • چكيده به لاتين
    Today, CMOS image sensors (CIS) have become leaders in the market due to their affordable price and high quality. Reducing pixel size as a method to enhance the performance of these sensors faces the challenge of managing the diffusion current in photodiodes, which requires a detailed study of carrier flow to improve image quality. In this thesis, the optimization of pinned photodiodes in CIS sensors is addressed, with a focus on analyzing diffusion current in photodiodes. Simulations were conducted using SILVACO software based on 0.18 µm technology. To thoroughly investigate carrier behavior in the epitaxy layer, a one-dimensional analytical model for diffusion current was initially developed, followed by the proposal of a new two-dimensional analytical model for diffusion current, which was separately eva‎luated for small and large pixels. The eva‎luation of this model for small pixels, compared to experimental data, yielded a mean absolute error of 5.0807×10⁻9 and a coefficient of determination (R²) of 0.93. The analysis of the proposed model for larger pixels indicates that it has a good accuracy in predicting diffusion current, with a mean absolute error of 1.26×10⁻8 and a coefficient of determination of 0.98. Additionally, electrical crosstalk was characterized based on substrate doping, the doping of the floating diffusion (FD) surrounding region, and diode depths. The simulation results showed that doping in the FD region affects the substrate potential and has a linear relationship with electrical crosstalk. Studies on the impact of substrate doping on crosstalk revealed that by properly selecting substrate doping, crosstalk can be improved by up to 55% at wavelengths greater than 0.6 µm compared to the reference. It was also observed that the effect of substrate doping on crosstalk increases as the diode depth increases.
  • كليدواژه هاي فارسي
    حسگر‌هاي تصوير برداريCMOS , ديود‌هاي نوري , جريان انتشار , جريان انتشار جانبي , مدل‌سازي تحليلي
  • كليدواژه هاي لاتين
    CMOS image sensors , photodiodes , diffusion current , lateral diffusion current , analytical modeling
  • Author
    Asma mojarrad alman abad
  • SuperVisor
    mohammad azim karami