Cellules solaires au GaAlAs/GaAs à faible et fort niveaux de courant. Optimisation détaillée du rendement de conversion

The efficiency of GaAlAs solar cells is optimized with respect to the concentration ratio, series resistance and temperature. The proposed study describes the limitations yielded by the various physical and technological parameters. A detailed numerical analysis extends the results of a classical one for the GaAlAs/GaAs solar cell characteristics. The analysis of the main photovoltaïc properties leads to compare some structures with the others. The advanced theory shows a conduction law modification. Then, the physical parameter values which yield the maximum conversion efficiency at low and high current levels are reviewed. The effects of a temperature increase, a non-uniform conduction and the distortions of the energy bands at high doping densities are reported.L'étude proposée concerne l'optimisation du rendement des cellules au GaAlAs en fonction du niveau du courant, de la résistance série, de la température et en précise les limites dues aux différents paramètres physiques et technologiques. Une méthode détaillée de simulation numérique complète les résultats d'une étude classique des caractéristiques du fonctionnement des cellules solaires au GaAlAs/GaAs. L'analyse des principales propriétés photovoltaïques permet l'étude comparative des diverses structures. La théorie approfondie fait apparaître une modification des lois de conduction. Les valeurs des paramètres physiques qui rendent optimum le rendement de conversion à faible et fort niveaux de courant sont revues à partir de ces résultats. Les effets dus à l'élévation de la température, à la conduction non uniforme et aux distorsions des bandes d'énergie pour les dopages élevés sont développés

Réalisation et caractérisation d'un transistor à effet de champ JFET au GaAs en vue de son intégration avec une photodiode

A field-effect transistor JFET has been fabricated on a GaAs substrate using Liquid Phase Epitaxy. The structure involves two epitaxial layers of n-GaAs for the channel and p-Ga0.6Al0.4As for the gate. One advantage of the device is that the fabrication process requires only few steps. The design of the device, the fabrication technology and the I ( V ) characteristics are described. A transconductance value over 12 mA/V has been achieved. The transistor have shown a threshold voltage of - 4.6 V and mobility reaching 3 850 cm2/V.s. The results on the previous device will be applied to the fabrication of GaAlAs-GaAs monolithic integration of a photodiode and FET.Un transistor à effet de champ JFET est fabriqué à partir d'un substrat de GaAs à l'aide de l'épitaxie en phase liquide. La structure comprend deux couches épitaxiées, une zone de GaAs de type n pour le canal et une région Ga0,6Al0,4As de type p forme la grille. Un des avantages du dispositif est que le processus de fabrication nécessite seulement quelques opérations. La conception et la technologie de fabrication du composant ainsi que les caractéristiques courant-tension sont décrites. Nous avons obtenu des valeurs de la transconductance égales ou supérieures à 12 mA/V. Le transistor a montré une tension de seuil de - 4,6 V et une mobilité des électrons dans le canal atteignant 3 850 cm2/V.s. Les résultats obtenus à l'aide du dispositif précédent seront étendus à la fabrication du circuit intégré GaAlAs-GaAs associant une photodiode à un TEC

Design and realization of a GaAs FET integrated with a heterojunction photodiode

Integrated receivers associating an amplifier with a photodiode are studied. The field effect transistor used for the amplifier has been designed and characterized. The FET transistor has been fabricated on a GaAs semi-insulating substrate using Liquid Phase Epitaxy. The structure consists of two epitaxial layers, i.e. one N-GaAs layer for the channel and a P-GaAlAs layer for the gate. The design, technological process and current-voltage characteristics are described. Transconductance values over 10 mA/V have been achieved and the transistor have shown a threshold voltage of - 4.6 V. Integrated receivers whose field effect transistor is associated with a photodiode, enhance the detector sensitivity. The results measured on the field effect transistor will be applied to the amplifier integrating the photodiode.L'association d'une photodiode à hétérojonction et d'un circuit amplificateur à effet de champ produit une augmentation de la sensibilité du détecteur. Le principe de fonctionnement et les critères de conception du circuit intégré TEC-Détecteur sont décrits. La fabrication du TEC à hétérojonction est organisée à partir de la technique de l'épitaxie en phase liquide. La structure comprend deux couches épitaxiées, principales, le canal formé par une couche de GaAs de type N et la région de grille en GaAlAs de type P. Nous détaillons la technologie de fabrication du composant ainsi que les caractéristiques courant-tension. Nous avons obtenu des valeurs de la transconductance égales ou supérieures à 10 mA/V. Le transistor a montré une tension de seuil de - 4,6 V. Les résultats précédents sont appliqués à deux types de structure, d'une part des composants TEC sans détecteur et d'autre part des circuits intégrant l'amplificateur et la photodiode. Les divers dispositifs sont caractérisés et analysés

Design and realization of a GaAs FET integrated with a heterojunction photodiode

Integrated receivers associating an amplifier with a photodiode are studied. The field effect transistor used for the amplifier has been designed and characterized. The FET transistor has been fabricated on a GaAs semi-insulating substrate using Liquid Phase Epitaxy. The structure consists of two epitaxial layers, i.e. one N-GaAs layer for the channel and a P-GaAlAs layer for the gate. The design, technological process and current-voltage characteristics are described. Transconductance values over 10 mA/V have been achieved and the transistor have shown a threshold voltage of - 4.6 V. Integrated receivers whose field effect transistor is associated with a photodiode, enhance the detector sensitivity. The results measured on the field effect transistor will be applied to the amplifier integrating the photodiode

APD photodetectors in the Geiger photon counter mode

International audienc

APD photodetectors in the Geiger photon counter mode.

International audienceThe best detector in Cerenkov experiments still remains the PM tube, thanks to its characteristics of sensitivity and speed. But its disadvantages are its low quantum efficiency and its cost. We are currently working on solid state silicon detectors, used in the Geiger photon counter mode. We have conducted a series of tests using standard APD, but with an electronic circuitry to raise the polarisation towards the Geiger mode. The photodiode is polarized over its own breakdown bias, one single photon passing through it may start an electron avalanche resulting in about 106 electrons collected. After that, the diode should recover as soon as possible to be available for the next photon. This process is under modelization: electrical diagrams (PSPICE), differential equations (VHDL-AMS) and components physics equations (SABER) are needed to reproduce closely the physical processes and to allow optimisation and improvement of the electronics both for triggering and for the readout of the detectors. Our most promising results will be presented