priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-11-960-967pribor-268Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫOPTICAL AND OPTOELECTRONIC DEVICES AND COMPLEXESЭффективная фоточувствительная поверхность кремниевых фотоумножителейEffective photosensitive surface of silicon photomultipliersГулаковИ. Р.GulakovI. R.

Иван Романович Гулаков, д-р техн. наук, профессор; Белорусская государственная академия связи, кафедра математики и физики

Минск

Ivan R. Gulakov, Dr. Sci., Professor; Belarusian State Academy of Communications, Department of Mathematics and Physics

Minsk

gulakov@bsu.byЗеневичА. О.ZenevichA. O.

Андрей Олегович Зеневич, д-р техн. наук, профессор; Белорусская государственная академия связи; ректор

Минск

Andrey O. Zenevich, Dr. Sci., Professor; Belarusian State Academy of Communications; Rector of the Academy

Minsk

a.zenevich@bsac.byКочергинаО. В.KocherginaO. V.

Ольга Викторовна Кочергина, Белорусская государственная академия связи, кафедра радио и информационных технологий; преподаватель

Минск

Olga V. Kochergina, Belarusian State Academy of Communications, Department of Radio and Information Technologies; Lecturer

Minsk

o.kochergina@bsac.byБелорусская государственная академия связиBelarusian State Academy of Communications2023021220246611960967Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/268

Представлены результаты исследования по определению эффективной площади фоточувствительной поверхности кремниевых фотоумножителей (SiФЭУ) при рабочем напряжении питания, а также установлению зависимости этой характеристики от приложенного напряжения питания. Для проведения исследования выбраны кремниевые фотоумножители КОФ5-1035 (Беларусь), Кеtек РМ 3325 и ON Semi FC 30035 (Германия). Предложена экспериментальная установка, с помощью которой определено, что увеличение напряжения питания приводит к увеличению площади эффективной фоточувствительной поверхности SiФЭУ. Получено, что максимальное значение чувствительности при рабочем напряжении наблюдается в центральной части фоточувствительной поверхности и симметрично уменьшается при приближении пятна оптического зонда к краю этой поверхности. Полученные результаты могут быть применены при создании приборов для регистрации оптического излучения видимого диапазона на базе кремниевых фотоумножителей.

Research has been carried out to determine the effective area of the photosensitive surface of silicon photomultipliers (SiPM) at the operating supply voltage, as well as to establish the dependence of this characteristic on the applied supply voltage. Silicon photomultipliers KOF5-1035 (Belarus), Ketek RM 3325 and ON Semi FC 30035 (Germany) are selected for the study. Application of developed experimental setup makes it possible to reveal that an increase in the supply voltage leads to an increase in the area of the effective photosensitive surface of the SiPM. It is found that the maximum value of sensitivity at a given operating voltage is observed in the central part of the photosensitive surface and decreases symmetrically as the spot of the optical probe approaches the surface edge. The results obtained can be used to create devices for detecting optical radiation in the visible range based on silicon photomultipliers.

кремниевый фотоумножительфототокчувствительностьнеравномерность чувствительностиперенапряжениеэффективная фоточувствительная поверхностьsilicon photomultiplierphotocurrentsensitivitysensitivity heterogeneityovervoltageeffective photosensitive surfaceReferencesКлемин С. и др. Кремниевый фотоэлектронный умножитель. Новые возможности // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2007. № 8. С. 80—86.Klemin S. et al. Electronics: Science, Technology, Business, 2007, no. 8, pp. 80–86. (in Russ.)Staglianoa M., Abegão L., Chiericia A., d’Erricoa F. Silicon photomultiplier current and prospective applications in biological and radiological photonics // EPH — Intern. Journal of Science and Engineering. 2018. Vol. 4, iss. 10. P. 21.Staglianoa M., Abegão L., Chiericia A., and d’Erricoa F. EPH - Intern. J. of Science and Engineering, 2018, no. 10(4), pp. 21.Modi M. N., Daie K., Turner G. C., Podgorski K. Two-photon imaging with silicon photomultipliers // Opt. Express. 2019. Vol. 27, N 24. Р. 35830.Modi M.N., Daie K., Turner G.C., Podgorski K. Optics express, 2019, no. 24(27), pp. 35830.Соболева Н. А., Меламид А. Е. Фотоэлектронные приборы. М.: Высш. школа, 1974. 376 с.Soboleva N.A., Melamid A.E. Fotoelektronnyye pribory (Photoelectronic Devices), Moscow, 1974, 376 р. (in Russ.)Гулаков И. Р., Холондырев С. В. Метод счета фотонов в оптико-физических измерениях. Минск: Университетское, 1989. 256 с.Gulakov I.R., Kholondyrev S.V. Metod scheta fotonov v optiko-fizicheskikh izmereniyakh (Photon Counting Method in Optical-Physical Measurements), Minsk, 1989, 256 р. (in Russ.)Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Физмалит, 2008. 488 с.Lebedev A.I. Fizika poluprovodnikovykh priborov (Physics of Semiconductor Devices), Moscow, 2008, 488 р. (in Russ.)Войцеховский А. В., Ижнин И. И., Савчин В. П., Вакив Н. М. Физические основы полупроводниковой фотоэлектроники. Томск: Изд. дом Томск. гос. ун-та, 2013. 560 c.Voytsekhovskiy A.V., Izhnin I.I., Savchin V.P., Vakiv N.M. Fizicheskiye osnovy poluprovodnikovoy fotoelektroniki (Physical Foundations of Semiconductor Photoelectronics), Tomsk, 2013, 560 р. (in Russ.)О’Нилл К., Павлов Н., Джексон К. Новый кремниевый фотоумножитель с быстродействующим выходом компании SensL // Фотоника. 2013. № 1 (37). С. 76—83.O`Neill K., Pavlov N., Jackson C. Photonics Russia, 2013, no. 1(37), pp. 76–83. (in Russ.)Дудник А. В., Курбатов Е. В., Валтонен Э. Амплитудные и скоростные характеристики многопиксельных счетчиков фотонов S10931-050P и S10931-100P производства „Hamamatsu Photonics“ // Journal of Kharkiv University: Рhysical series „Nuclei, Particles, Fields“. 2012. Vol. 991, iss. 1 /53/. Р. 69—74.Dudnik A.V., Kurbatov E.V., Valtonen E. Journal of Kharkiv University: Рhysical series «Nuclei, Particles, Fields», 2012, no. 1(991), pp. 69–74.Ramadhani E. A. Mini Review of Lifi Technology: Security Issue // Intern. Journal of Computer and Information System (IJCIS) Peer Reviewed. 2022. Vol. 03, iss. 03. P. 90—93.Ramadhani E. Intern. J. of Computer and Information System (IJCIS) Peer Reviewed, 2022, no. 03(03), pp. 90–93.Исследование характеристик матричных лавинных фотоприемников в режиме счета фотонов / И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич, Е. В. Новиков, О. В. Кочергина, А. А. Лагутик // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9, № 3. С. 216—223.Gulakov I.R., Zenevich A.O., Novikov E.V., Kochergina O.V., Lagutik A.A. Advances in Applied Physics, 2021, no. 3(9), pp. 216–223. (in Russ.)Гулаков И. Р., Зеневич А. О., Кочергина О. В. Спектральные характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9, № 2. С. 164—171.Gulakov I.R., Zenevich A.O., Novikov E.V., Kochergina O.V., Lagutik A.A. Advances in Applied Physics, 2021, no. 2(9), pp. 164–171. (in Russ.)Зеневич А. О., Кочергина О.В. Исследование динамического диапазона кремниевых фотоэлектронных умножителей // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26, № 1. С. 30—39.Zenevich A.O., Kochergina O.V. Semiconductors, 2021, no. 1(26), pp. 30–39. (in Russ.)Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Фотоприемники квантовых систем. Минск: УО ВГКС, 2012. 276 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Fotopriyemniki kvantovykh sistem (Photodetectors of Quantum Systems), Minsk, 2012, 276 р. (in Russ.)Асаенок М. А., Зеневич А. О., Кочергина О. В., Новиков Е. В., Сорока С. А. Работа кремниевых фотоэлектронных умножителей со структурой p+–p–n+ в режиме одноквантовой регистрации // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук. 2020. Т. 65, № 3. С. 349—356.Asayonak M.A., Zenevich A.O., Kacharhina V.V., Novikau Ya.V., Saroka S.A. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physico-Technical Series, 2020, no. 3(65), pp. 349–356. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.