發(fā)布時間：2018-03-10 22:13

  本文選題：PIN光探測器　切入點：小信號等效電路模型　出處：《華東師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的非�？焖�,尤其在速度、容量方面,這是由于其成本低、帶寬大、抗干擾能力強、可靠性高等特點,將光子器件集成在電路中可以降低系統(tǒng)的寄生效應(yīng)從而提高其性能,尤其在高速的光纖系統(tǒng)中這種混合集成是必然的。因此,光電集成電路(OEIC)在光纖系統(tǒng)中是必不可少的。要提高整個集成電路的性能,就要對組成集成電路的分立器件的性能進行準確模擬,光探測器是OEIC中接收光的主要器件,十分有必要對其高速、高靈敏度等方面進行研究。由于一般的仿真軟件中不含有光探測器件的模型,對其性能的分析比較困難;而關(guān)于光電子器件的仿真軟件如TCAD等側(cè)重于器件的結(jié)構(gòu)和工藝,很難和電路設(shè)計軟件相兼容。本文針對高速PIN光探測器等效電路模型及模型參數(shù)的提取方法進行了研究,主要研究內(nèi)容包括:1)介紹了 PIN光探測器的工作原理,給出了對光探測器性能起主要作用的參數(shù),并介紹了 PIN光探測器建模的基本流程;2)對PIN光探測器小信號等效電路模型參數(shù)提取方法做進一步的改進,該方法將直接提取法與數(shù)值優(yōu)化法相結(jié)合,通過直接提取法可確定部分參數(shù)的值,再通過優(yōu)化法確定模型中其余參數(shù)的值;3)推導(dǎo)了小信號等效電路模型中參數(shù)提取的公式,通過1 GHz-40 GHz頻段內(nèi)S參數(shù)測量結(jié)果與模擬結(jié)果的對比,驗證了該參數(shù)提取方法的正確性;4)研究了 PIN光探測器的電容模型與直流模型,并提取了模型中的主要參數(shù);5)對PIN光探測器的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu),從實際的測試結(jié)構(gòu)及模型參數(shù)的提取方便性兩個方面考慮,在原有的小信號等效電路模型上提出一種改進的等效電路模型,并對模型中相應(yīng)的參數(shù)進行提取,通過模擬與測試數(shù)據(jù)的對比及原有模型及現(xiàn)在模型的模型誤差的對比,證明了該等效電路模型是準確的。
[Abstract]:In recent years, optical fiber communication systems have developed very rapidly, especially in terms of speed and capacity, due to their low cost, large bandwidth, strong anti-jamming ability, high reliability, etc. The integration of photonic devices in circuits can reduce the parasitic effect of the system and improve its performance, especially in high-speed optical fiber systems. In order to improve the performance of the whole integrated circuit, it is necessary to accurately simulate the performance of the discrete devices that make up the integrated circuit. The photodetector is the main device to receive light in OEIC. It is very necessary to study its high speed and high sensitivity. Because the general simulation software does not contain the model of photodetector, it is difficult to analyze its performance. However, the simulation software of optoelectronic devices, such as TCAD, which focuses on the structure and process of the devices, is difficult to be compatible with the circuit design software. In this paper, the equivalent circuit model of high speed PIN photodetectors and the extraction method of model parameters are studied. The work principle of PIN photodetector is introduced, and the parameters that play an important role in the performance of photodetector are given. The basic flow chart of PIN photodetector modeling is introduced. (2) the method of extracting the parameters of PIN photodetector small signal equivalent circuit model is further improved. This method combines direct extraction method with numerical optimization method. The formula of parameter extraction in small signal equivalent circuit model is derived by direct extraction method and optimization method to determine the value of other parameters in the model. By comparing the S parameter measurement results in 1 GHz-40 GHz band with the simulation results, the correctness of the parameter extraction method is verified. (4) the capacitance model and DC model of the PIN photodetector are studied. The double heterostructure of the PIN photodetector is extracted from the main parameters of the model. The practical test structure and the convenience of extracting the model parameters are considered. An improved equivalent circuit model is proposed based on the original small-signal equivalent circuit model. The corresponding parameters are extracted from the model, and the model errors of the original model and the present model are compared by comparing the simulation data with the test data and the model error of the present model. It is proved that the equivalent circuit model is accurate.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.11;TN36

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本文編號：1595296