光探測器等效電路模型的建立與參數(shù)提取.pdf

1、光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對光纖通信系統(tǒng)的靈敏度，響應(yīng)速率和可靠性提出了更高的要求，分立光電子器件的簡單組合已經(jīng)很難達到理想的效果，具有高速、高度集成特性的光電集成電路（OEIC）成為了研究的熱點。分立光電子器件的等效電路模型對于準確模擬OEIC的性能來說是必不可少的，光探測器是OEIC光接收機的關(guān)鍵部分，因而研究光探測器的等效電路模型具有重要的意義。本文建立了雪崩光探測器（APD）的等效電路模型和PIN光探測器等效電路模型，并分別進行了

2、仿真分析與參數(shù)提取的研究。
　　首先，本文介紹了光探測器的工作原理，討論了表征光探測器性能的基本參數(shù)，包括響應(yīng)度、量子效率、暗電流、噪聲電流、響應(yīng)時間和帶寬特性等，并詳細分析了APD的平均雪崩增益和內(nèi)部的電場分布，為后續(xù)的研究提供了充分的理論依據(jù)。
　　然后，基于光探測器的工作原理和性能參數(shù)的分析，建立了一種新的APD的等效電路模型，該模型從載流子速率方程出發(fā)，引入了暗電流、噪聲電流和寄生效應(yīng)，能夠精確反映器件的性能。為了驗

3、證模型的準確性，在PSpice軟件中建立了APD等效電路模塊，并基于該模塊仿真分析了APD的基本特性參數(shù)，討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)對APD性能的影響，研究了APD封裝結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化問題。從分析中我們得到：APD的增益、帶寬相互制約，在高增益區(qū)增益帶寬積約為一個常數(shù)；APD的各層結(jié)構(gòu)參數(shù)決定了APD的性能，需合理設(shè)計各層的厚度才能得到理想的APD性能；在封裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計過程中適當(dāng)選擇金絲引線的長度，調(diào)整封裝寄生電感的大小能夠起到提高APD芯片帶寬