Preliminary results of feasibility of self-calibration of silicon pn photodiodes at room temperature using temperature sensors

• Autores: E. Borreguero, C. K. Tang, J. Gran, Alicia Pons Aglio, Joaquín Campos Acosta
• Localización: Óptica pura y aplicada, ISSN-e 2171-8814, Vol. 51, Nº. 2, 2018
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Resultados preliminares de viabilidad para la auto-calibración de fotodiodos pn de silicio a temperatura ambiente empleando sensores de temperatura
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• Resumen
  • español

    Los detectores cuánticos, eficientes ypredecibles (PQEDs), basados en el efecto fotoeléctrico del silicio como material semiconductor, han demostrado su potencial como patrón primario de flujo radiante.

    Hasta ahora, las simulaciones con programas de dispositivos semiconductores son el método común para predecir la respuesta de un PQED. Como alternativa, este trabajo investiga la viabilidad de una técnica experimental, la auto-calibración de fotodiodos de silicio a temperatura ambiente mediante sensores de temperatura. Se construyó un dispositivo que compara dos principios físicos a través de la potencia óptica, funcionando como fotodetector y como radiómetro basado en la sustitución eléctrica. El dispositivo permite medir la corriente generada por la irradiancia cuando es iluminado (en modo fotocorriente) y el calentamiento del sistema, inducido mediante un láser o por polarización eléctrica directa, para determinar la potencia óptica (en modo térmico). El estudio de viabilidad consiste en comprobar la equivalencia entre los dos modos y establecer el rango apropiado de potencia óptica para ello. El rango de nivel óptimo de potencia óptica, donde ambos modos operan en el dominio lineal con la configuración actual, comprende desde 300 W hasta 1 mW. Dentro de este rango, la incertidumbre experimental de la potencia óptica es menor que el 1%.

  • English

    Predictable quantum efficient detectors (PQEDs), based on photoelectric effect in silicon semiconductor, have proved their potential as optical radiant power primary standard. At present, simulations for semiconductor devices are the common method to predict the response of a PQED. As an alternative, this work investigates the feasibility of an experimental technique, the self-calibration of silicon photodiodes at room temperature by means of temperature sensors. A device which compares two physics principles by optical power, working both as a photodetector and a radiometer based on electrical substitution, was made. The device allows for measuring the current generated under irradiation (in photocurrent mode) and the heating of the system, induced by a laser or forward biasing, to determine the optical power (in thermal mode). The feasibility study consists of testing the equivalence between both modes and establishing the suitable range of optical power. The range of optimum optical power level, where both modes run in the linear domain at the present configuration, is from 300 W up to 1 mW. Within this range, the optical power experimental uncertainty is lower than 1%.