N电极结构尺寸和材料对探测器热应力影响

来源：激光与红外杂志2015年第2期北京时间：

作者：雷震

单位：河南科技大学,河南 洛阳 471023；

摘要：温度冲击下锑化铟(InSb)面阵探测器典型碎裂统计结果表明,起源于N电极区域的裂纹在芯片碎裂中占据主导。为研究温度冲击下N电极结构尺寸和材料选取对InSb红外面阵探测器所积累热应力的影响,借助ANSYS软件,基于“先分割,后等效”的建模思想,建立了128×128 InSb红外面阵探测器结构分析模型。模拟结果显示,随着N电极厚度的增加,InSb芯片和N电极上累积的热应力极值和Z方向应变极值都呈现出减小趋势，即N电极越薄,InSb芯片和N电极上热应力和应变极值越大。在N电极选取金和铟两种不同材料时,InSb芯片和N电极上累积的热应力极值也发生迥然不同的变化：选金做N电极时,InSb芯片上累积热应力极值为503 MPa,在选用铟材料时,其值进一步增加到918 MPa；但此时N电极上热应力极值不是增大,而是从242 MPa下降到2.82 MPa,减小了两个数量级。这表明N电极结构尺寸和材料的变化对InSb芯片和N电极上热应力/应变有较大的影响。因此,如能选取合适N电极结构尺寸和材料,将有助于减小芯片和N电极应力集中现象,从而降低探测器碎裂几率。

关键词：红外面阵探测器;碎裂;N电极;热应力

基金资助：国家自然科学基金项目(No.61205090;No.61107083);河南省教育厅项目(No.14A510003)资助