AlGaAs/GaAs PIN/HBT 光檢器/轉阻放大器之積體化光接收器

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梁虔碩(Chieh-shuo Liang ) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程研究所

論文名稱

AlGaAs/GaAs PIN/HBT 光檢器/轉阻放大器之積體化光接收器

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摘要(中)

在本論文中，利用AlGaAs/GaAs異質接面雙極性電晶體的基極到次集極磊晶結構中所衍生的PIN光二極體，利用一套光罩同時製作了PIN光二極體、AlGaAs/GaAs異質接面雙極性電晶體和光偵測波長為850nm的2.5 Gb/s PIN/HBT積體化光接收器。
在PIN光二極體的部份考慮到降低接面電容與耦光難易二部份，選擇了適當的元件佈局。在這樣的考量下得到量子效率η=43%，光響應度R= 0.3 A/W。並利S參數的量測和HP-ADS軟體的模擬萃取了PIN光二極體的小訊號模型。並依照小訊號模型的結果選擇-5V作為PIN光二極體的偏壓。
在異質接面雙極性電晶體的部分，本論文中製作了射極面積為3x12μm2和4x12μm2二種尺寸的元件。在相同的電流密度下進行量測得到AE=3x12μm2的AlGaAs/GaAs HBT，fT為28GHz，fmax為16.25GHz。AE=4x12μm2的AlGaAs/GaAs HBT，fT為24.51GHz，fmax為13.45GHz。
論文最後利用前面章節所萃取的元件模型進行了電路的模擬，再依模擬的結果設計了光罩並完成2.5 Gb/s積體化光接收器的製作。轉阻放大器電路低頻增益值為44dBΩ(159Ω)，電路的f3dB為3.65GHz。

關鍵字(中)

★ 光二極體
★ 光接收器
★ 光檢器
★ 異質接面雙極性電晶體
★ 轉阻放大器

關鍵字(英)

★ HBT
★ photoreceiver
★ PIN
★ transimpedance amplifier

論文目次

第一章導論……………………………………………………………..1
第二章積體化光接收器設計原理與製程……………………………..4
2.1 積體化光接收器架構簡介………………………………...4
2.2 積體化光接收器製程……………………………………...6
2.3 積體化光接收器設計流程……………………………….20
第三章AlGaAs/GaAs HBT 特性量測與分析.………………………..28
3.1 異質接面雙極性電晶體元件佈局考量…………………28
3.2 直流特性量測……………………………………………30
3.3 高頻特性分析……………………………………………37
3.4 Gummel poon 模型參數萃取.…………………………...40
3.4.1 Gummel plot的量測與參數萃取………….………40
3.4.2量測元件共射極輸出特性曲線……………….…..42
3.4.3量測異質接面雙極性電晶體集、射極電阻值…...42
3.4.4 高頻量測的校準…………………………………..44
3.4.5 接面電容的量測…………………………………..45
3.4.6 定偏壓點與變動偏壓點S參數量測……………..46
第四章 PIN光二極體特性量測與分析……………………………….50
4.1PIN光二極體照光特性量測與分析…..…..………………50
4.1.1 PIN 光二極體佈局考量…………………………….50
4.1.2 PIN光二極體照光特性量測………………………..52
4.2 PIN光二極體小訊號模型………………………………...57
4.2.1 PIN光二極體高頻量測……………………………..57
4.2.2 PIN光二極體小訊號模型建立……………………..59
第五章 1.25Gb/s積體化光接收器設計……………………………….67
5.1光接收器電路設計………………………………………..67
5.1.1 轉阻放大器直流電路模擬…………………………69
5.1.2 轉阻放大器高頻電路模擬…………………………71
5.1.3 PIN/HBT積體化光接收器的等效電路模擬…….75
5.2轉阻放大器特性量測……………………………………80
5.2.1 薄膜電阻Cr …………………..……….…………80
5.2.2 轉阻放大器特性量測……….……………………83
5.3積體化光接收器特性量測……………………………….89
5.3.1 TO-can封裝………………………………………..90
5.3.2 積體化光接收器高頻量測…………….….………92
5.4 結果整理與討論………………………………………...92
第六章結論……………………………………………………………94
參考文獻………………………………………………………………..96

參考文獻

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指導教授

辛裕明(Yue-Ming Hsin)

審核日期

2001-7-5

推文