阵列式光电探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种阵列式光电探测装置，包括：光电探测器阵列，包括沿着光入射方向堆叠成阵列且彼此绝缘的多个PIN半导体光电探测器，多个PIN半导体光电探测器用于收集光信号并将其转换成多个电信号；信号处理模块，用于采集多个电信号并进行叠加以获得检测信号。本实用新型专利技术的阵列式光电探测装置，将多个PIN半导体光电探测器彼此绝缘串接在一起形成光电探测器阵列，再通过信号处理模块将每个PIN半导体光电探测器输出的电信号进行叠加，使阵列式光电探测装置的灵敏度得以进一步提升。

【技术实现步骤摘要】
阵列式光电探测装置
本技术涉及辐射测量
，特别涉及一种阵列式光电探测装置。
技术介绍
PIN半导体光电探测器是利用半导体材料的光电效应来接受和探测光信号的器件，它通过吸收光子产生电子-空穴对，从而在外电路产生与入射光强度成正比的光电流以方便测量入射光。PIN半导体光电探测器由于体积小、重量轻、响应速度快、灵敏度高、易于与其它半导体器件集成，是最理想的光源探测器，可广泛用于光通信、信号处理、传感系统和测量系统。已有研究表明，通过增加灵敏层的厚度和面积，可以有效提高PIN半导体光电探测器的灵敏度，从而有利于以较小统计涨落进行低强度射线源测量和精确粒子计数测量。但是受制于高阻硅材料的选择和制作工艺等因素，PIN半导体光电探测器的灵敏层(或称为耗尽层)厚度仅为300μm左右，且灵敏面的面积较小。目前国内商业化的PIN半导体光电探测器，灵敏层的灵敏面一般为六边形或圆形，以圆形灵敏面为例，其直径一般为大面积的直径以较为常见，灵敏度一般可达到10-16～10-18C·cm2。近几年国内已研制出了灵敏面的直径达到全耗尽层厚度达600μm的单个PIN半导体光电探测器，其灵敏度可达到约10-15C·cm2。随着高阻硅材料质量的提升以及制作工艺的进步，现在已能够加工出灵敏面直径达全耗尽层厚度达800μm的单个PIN半导体光电探测器。理论上来说，按照当前的工艺水平，再进一步增大PIN半导体光电探测器灵敏层的面积并不存在技术障碍。然而，探测面积与PIN半导体光电探测器的结电容C、漏电流等特征参数息息相关，一般而言，探测面积越大，PIN半导体光电探测器的结电容C就越大，输出的脉冲信号幅度就越低；此外探测面积的增大还会导致PIN半导体光电探测器漏电流的增大，使得PIN半导体光电探测器自身噪声变大。因此，如何在不增大探测面积的前提下进一步提高灵敏度，仍旧是目前有待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种阵列式光电探测装置，能够在不增大探测面积的前提下得到灵敏度更高的探测装置。为实现上述目的，本技术提供一种阵列式光电探测装置，包括：光电探测器阵列，包括沿着光入射方向堆叠成阵列且彼此绝缘的多个PIN半导体光电探测器，多个PIN半导体光电探测器用于收集光信号并将其转换成多个电信号；信号处理模块，用于采集多个电信号并进行叠加以获得检测信号。优选地，信号处理模块包括：ASIC芯片，用于对多个电信号进行放大和整形；模数转换器，与ASIC芯片连接，用于将放大和整形后的多个电信号转换为多个数字信号；数字信号处理器，与模数转换器连接，用于对多个数字信号进行叠加处理，得到检测信号。优选地，信号处理模块还包括与数字信号处理器连接的PC(个人电脑)。优选地，沿着光入射方向，PIN半导体光电探测器包括依次层叠设置的隔离层、第一硅死层、硅灵敏层和第二硅死层。优选地，隔离层为聚四氟乙烯层。优选地，硅灵敏层的表面形状为圆形或多边形。优选地，硅灵敏层的表面形状为正多边形，且正多边形的边数至少为八个。本技术提供的阵列式光电探测装置，将多个PIN半导体光电探测器彼此绝缘串接在一起形成光电探测器阵列，使构成的阵列式光电探测装置的灵敏度较单个PIN半导体光电探测器可以得到有效提高，再通过信号处理模块将每个PIN半导体光电探测器所输出的电信号进行叠加，使阵列式光电探测装置的灵敏度得以进一步提升。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出了单一PIN半导体光电探测器的结构示意图；图2示出了光电探测器阵列的结构示意图；图3示出了阵列式光电探测装置的工作原理示意图；图4示出了信号处理模块的结构示意图。附图标记说明：100-光电探测器阵列；110-PIN半导体光电探测器；111-隔离层；112-第一硅死层；113-硅灵敏层；114-第二硅死层；200-信号处理模块；210-ASIC芯片；220-模数转换器；230-数字信号处理器；240-PC。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。图1示出了单一PIN半导体光电探测器的结构示意图；图2示出了光电探测器阵列的结构示意图；图3示出了阵列式光电探测装置的工作原理示意图。如图1至图3所示，本实施例提供一种阵列式光电探测装置，包括光电探测器阵列100和信号处理模块200。光电探测器阵列100包括沿着光入射方向(即沿着图3中箭头指示的方向)堆叠成阵列且彼此绝缘的多个PIN半导体光电探测器110；PIN半导体光电探测器110用于收集光信号并将其转换成电信号。信号处理模块200用于分别采集前述多个PIN半导体光电探测器110所发出的电信号并将采集到的多个电信号进行叠加以获得检测信号。本实施例通过图2和图3示出了由四个PIN半导体光电探测器110所组成的光电探测器阵列100；在其他实施例中，PIN半导体光电探测器110的数量可以根据测量或研究等实际使用需要设置为其他个数。本实施例对于PIN半导体光电探测器110不做特别限定，可以是本领域常规的硅PIN半导体光电探测器。优选地，如图1所示，沿着光入射的方向(即沿着图1中箭头指示的方向)，PIN半导体光电探测器110包括依次层叠设置的隔离层111、第一硅死层112、硅灵敏层113和第二硅死层114，即在传统硅PIN半导体光电探测器的基础上增设了朝向光入射方向的隔离层111。在PN结中，由于载流子浓度的梯度，空穴、电子会通过扩散作用分别向掺杂浓度低的N区、P区移动。PN交界面处空穴与电子复合，剩余的正负离子产生一个内在电场。这个电场会使载流子发生漂移运动，这一运动与扩散的方向正好相反，二者会达成动态平衡。这两种作用的结果是在PN结处形成一个电子、空穴都很稀少的耗尽层，即硅灵敏层113。耗尽层的作用是沉积能量。耗尽层的两侧为硅死层，硅死层的作用是对入射光进行筛选，需要进行测量的入射光可穿透硅死层，不需要进行测量的入射光则被反射回去而无法穿透硅死层。本实施例中，为方便区分硅灵敏层113两侧的硅死层，将相对更靠近隔离层111的硅死层命名为第一硅死层112，将另一硅死层命名为第二硅死层114。在PIN半导体光电探测器110工作时，γ射线(图1中箭头的方向代表γ射线入射的方向)依次穿过隔离层111和第一硅死层112到达硅灵敏层113。通过在传统硅PIN半导体光电探测器的基础上增设了隔离层111，因此上述PIN半导体光电探测器110，实际为效率增强型PIN半导体光电探测器，γ射线从隔离层111进入传统硅PIN半导体光电探测器内，在其中产生的次级电子穿过第一硅死层112而将能量沉积在硅灵敏层113，提高了PIN半导体光电探测器110的灵敏度。在计算上述效率增强型PIN半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式光电探测装置，其特征在于，包括：/n光电探测器阵列，包括沿着光入射方向堆叠成阵列且彼此绝缘的多个PIN半导体光电探测器，多个所述PIN半导体光电探测器用于收集光信号并将其转换成多个电信号；/n信号处理模块，用于采集所述多个电信号并进行叠加以获得检测信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种阵列式光电探测装置，其特征在于，包括：
光电探测器阵列，包括沿着光入射方向堆叠成阵列且彼此绝缘的多个PIN半导体光电探测器，多个所述PIN半导体光电探测器用于收集光信号并将其转换成多个电信号；
信号处理模块，用于采集所述多个电信号并进行叠加以获得检测信号。


2.根据权利要求1所述的阵列式光电探测装置，其特征在于，所述信号处理模块至少包括：
ASIC芯片，用于对所述多个电信号进行放大和整形；
模数转换器，与所述ASIC芯片连接，用于将所述放大和整形后的多个电信号转换为多个数字信号；
数字信号处理器，与所述模数转换器连接，用于对所述多个数字信号进行叠加处理，得到所述检测信号。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萧静，张薇，朱恒宇，
申请(专利权)人：北京锐达芯集成电路设计有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11