InP基HBT頻率性能分析、參數(shù)提取及光接收前端的電路設(shè)計.pdf

1、本論文的工作是圍繞任曉敏教授承擔(dān)的教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金“基于RCE光探測器和HBT的單片集成(OEIC)高速光接收模塊”(項目編號：20020013010)、任曉敏教授為首席科學(xué)家的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”(項目編號：2003CB314900)等項目展開的。 當(dāng)前通信光電子器件正處于由分立轉(zhuǎn)向集成的重大變革時期。由于光電子集成器件較之

2、分立封裝的光電組件具有尺寸小、光電連接產(chǎn)生的寄生效應(yīng)低、成本低、性能優(yōu)越和可靠性高等諸多優(yōu)點，因此成為全世界光通信和光電子領(lǐng)域科學(xué)家關(guān)注的前沿研究熱點和重大基礎(chǔ)課題。 InP基異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)在光纖通信等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景，并且可以與光電探測器等光器件單片集成，因而深入系統(tǒng)地研究InP基HBT器件具有極其重要的意義。 本論文的工作主要是圍繞著InP基HBT器件的物理結(jié)構(gòu)模型，頻率性能分析，電路參數(shù)提取，

3、實驗制備以及其與PIN的光接收前端集成而展開的，并取得了以下研究成果： 1．從器件的物理特性出發(fā)，基于HBT小信號等效電路模型，推導(dǎo)出各個模型參量的表達式，分析了各個模型參量的影響因素，分析了InP基HBT頻率性能的影響因素，得出了結(jié)構(gòu)參數(shù)，偏置電壓以及摻雜濃度對頻率性能的影響，所得結(jié)論對于InP基HBT的設(shè)計制作和性能優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)作用。 2．基于HBT的小信號π模型以及工業(yè)模型(GP模型)等效電路，分別完成了兩種

4、模型的HBT參數(shù)提取，利用提取的參數(shù)進行電路模型的仿真，通過對比仿真結(jié)果與測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)吻合的較好，說明了建立的模型以及提取的參數(shù)較為準(zhǔn)確，為前端電路的集成設(shè)計以及大規(guī)模光接收機的系統(tǒng)設(shè)計奠定了很好的基礎(chǔ)。 3．利用建立的HBT電路模型以及已有的PIN探測器模型設(shè)計了PIN+HBT光接收機前端跨阻放大電路，使用電路仿真軟件對前端電路進行了初步的仿真分析，為單片集成光接收機前端的設(shè)計與制備提供支持。 4．采用2μm工藝，制