Studio di fotodiodi a valanga per il calorimetro CMS al LHC del CERN"

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APD (batch B) T'18 o C ( 1996) APD C(pF) Finestra frontale V(V) I D (nA) Area (cm 2 ) BA 120130 SiO 2 193 20 .2 BC 130140 SiO 2 182 2 .2 BD 420430 SiO 2 119 2.5 .2 BE 470480 SiO 2 113 10 .2 BA-N 120130 Si 3 N 4 193 2 .2 Tabella 3.2: Parametri dei nuovi APD forniti dalla Hamamatsu: capacita, nestra frontale, tensione per un guadagno di 50, corrente oscura per un guadagno di 50, area utile. NUOVI APD (M=50) T'22 o C (1996) 1 dM APD C(pF) V br (V) I D (nA) F " Q N.C.E. M dV 1 dM M dT (480 nm) d e (m) (%/V) (%/ o C ) Ha-BC-(SiO 2 ) 120130 200215
Factor, che ora ha valori accettabili per l'esperimento. Nei paragra successivi verranno descritte in dettaglio le misure eettuate sui singoli prototipi. 3.3.1 Misure di corrente Data l'alta precisione del picoamperometro utilizzato (specicata nel paragrafo 3.2.1), il cui errore e abbondantemente trascurabile, abbiamo determinato l'andamento della corrente oscura al variare della tensione; nella gura 3.4 sono riportati i diagrammi della corrente oscura di BA, BC, BD, BE, in funzione della tensione di alimentazione, V bias . In questi diagrammi sono comunque presenti gli errori sulla misura della corrente dovuti all'incertezza sul valore della temperatura (vedi par. 3.2.1). Da queste curve di corrente si osserva che no a tensioni di 100 150 V, I D e molto piccola (dell'ordine dei nA); aumentando la tensione di alimentazione si nota una rapida crescita e in vicinanza della tensione di breakdown si raggiungono correnti molto alte. Alle misure di corrente oscura fanno seguito le misure della corrente illuminata, cioe quella corrente erogata dall'APD, quando sulla sua nestra incide un fascio di luce; nel nostro caso il fascio e prodotto da un LED continuo. Nella gura 3.5 e descritto l'andamento di tre correnti in funzione della tensione, per il prototipo BA e BA-N; nell'ordine dal basso all'alto: corrente oscura, corrente illuminata nel blu e corrente illuminata nel verde. La dierenza tra le due correnti illuminate dipende dall'intensita del LED (il verde ha un'intensita maggiore), e quindi, non e signicativa. Nella gura 3.5 si osserva, inoltre, come la corrente oscura nel prototipo BA-N sia notevolmente inferiore di quella del prototipo BA. 3.3.2 Guadagno Consideriamo i primi quattro APD forniti dalla Hamamatsu nel 1996; BA e BC, di bassa capacita, BD e BE, di alta capacita. Nella gura 3.6 sono mostrati i diagrammi del guadagno in funzione della tensione di alimentazione, determinati con l'attrezzatura descritta nel paragrafo 3.2.2. Tutte queste misure sono state fatte ad una temperatura di 18 o C, con LED ad emissione continua di luce blu. Dall'osservazione di tali diagrammi si nota una dierenza tra i fotodiodi a bassa capacita e quelli ad alta capacita; infatti i prototopi BD e BE raggiungono il guadagno 100 ad una tensione di alimentazione di 120 V, mentre per i campioni BA eBCne servono circa 200 V. Nella gura 3.7 e riportato l'andamento del guadagno in modelli di concezione piu 60
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produzione: la Hamamatsu (Giappone)
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