Estudio comparativo y diseño de fotodiodos integrados y estructuras de test en tecnología CMOS para recolección de energía solar

Abstract

En el presente Trabajo de Fin de Grado, se realiza un estudio comparativo de distintos fotodiodos integrables en tecnología CMOS estándar, así como de diferentes estructuras compuestas por estos, con el fin de optimizar un parámetro fundamental para la recolección de energía solar: la tensión de circuito abierto. Estos fotodiodos constituyen el pilar fundamental en cuanto a transductores lumínicos se refiere, y son ampliamente utilizados en diversas aplicaciones, tales como la recolección de energía o la detección del nivel de iluminación, entre otras. De ahí su gran importancia. En el Capitulo 1 se estudian los fundamentos físicos en los que se basa el funcionamiento de los fotodiodos, así como su fabricación y una presentación del circuito de test que utilizaremos para la futura caracterización de los mismos en el laboratorio. Luego, se hace una revisión del estado del arte, y se presentan los objetivos buscados en el trabajo. En el Capítulo 2 se estudian los fotodiodos básicos integrables en la tecnología. Se presentan sus secciones transversales, así como sus equivalentes circuitales. Luego, se obtienen las ecuaciones que rigen su comportamiento, las cuales reflejan las ventajas de unos fotodiodos frente a otros. Por ´último, se expone su layout físico, integrado en tecnolog´ıa UMC 180 nm, bajo las herramientas de diseño de CADENCE, para integrarlo cuando se le proporcione al fabricante. Por ´último, en el tercer y ´ultimo capitulo, se estudian estructuras más complejas formadas por los fotodiodos básicos ya mencionados. Estas estructuras son tanto estructuras del estado del arte, como nuevas estructuras propuestas nunca antes estudiadas ni diseñadas bajo nuestro conocimiento. Se proponen un total de cinco estructuras, donde el objetivo es, mediante cambios escalonados, llegar a una estructura más ventajosa que las existentes si cabe.