标准CMOS工艺下单片集成MSM光电探测器的 2 Gb/s光接收机

在标准互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺下设计了1种单片集成金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal, MSM)光电探测器的光接收机. 带有源反馈和负米勒反馈电容的跨阻前置放大器用来提高光接收机的带宽. 由于MSM光电探测器具有较高的响应度, 所以光接收机的灵敏度得到改善. 由于MSM光电探测器的寄生电容较小, 在特许半导体0.35 μm工艺下实现了带宽为1.7 GHz的光接收机. 测试结果表明, 在-15 dBm的光功率和误码率为10^-9的条件下, 光接收机的数据传输速率达到了2 Gb/s. 在3.3 V电压下, 芯片的功耗为94 mW.     

InP基UTC-PD的理论分析与模拟

首先采用漂移-扩散理论分析了单行载流子光电探测器(UTC-PD)的光电流响应. 利用器件仿真器ATLAS建立了UTC-PD的器件模型, 并对优化设计的InP/InGaAs PD的能带结构和性能参数作了二维模拟. 模拟结果表明, 光敏面为14 ?μm×1 μm、反偏电压为2 V时, 光电流响应的线性动态范围达60 mW, 响应度和?3 dB带宽分别为0.16 A/W和40 GHz. 当输入光脉冲宽度为10 ps时, 光电流响应的峰值达1.3 mA, 半峰全宽(FWHM)为28 ps.     

用于GNSS的高增益宽带低噪声放大器

基于UMC 0.18 μm CMOS 工艺,设计了一款用于全球卫星导航系统(GNSS)的宽带低噪声放大器(LNA). 其中,采用并联反馈电阻噪声抵消结构降低整体电路的噪声,使用电感峰化技术提升工作频带内的增益平坦度,进而优化高频噪声性能. 此外,采用共源共栅结构提高电路的反向隔离度. 仿真结果表明,在电源电压为1.8 V 的条件下,低噪声放大器的-3 dB 带宽为1 GHz,最大增益为15.08 dB,在1-2 GHz 内增益变化范围为±1 dB,噪声系数为2.65-2.82 dB,输入回波损耗和反向传输系数分别小于-13 dB 和-40 dB. 芯片核心面积为740 μm×445 μm.     

共振隧穿二极管串联电阻测量方法的比较与分析

介绍了采用3种测量GaAs基RTD器件的串联电阻参数的方法：温度特性法、外加电阻法和电桥法．研究发现，不同的测试手段，得到的串联电阻值存在较大差异．对每种测量方法的原理进行了比较分析，由于3种方法分别针对RTD的不同电流区域进行测量，因而串联电阻会随着测量区域的改变而变化，导致测量结果不一致对于RTD的不同用途要采用对应的测试方法，这为RTD在电路方面的应用奠定了基础．     

基于0.5μm标准CMOS工艺的新型Λ负阻器件

介绍了一种新型的I-V特性为Λ型的负阻器件(negative resistance device,NRT),该器件使用上华0.5μm标准互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor transistor,CMOS)工艺制造.为节省器件数目,此类负阻器件并不调用上华工艺库中现有的标准元件模型,而是将一个金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)和一个双极晶体管(bipolar junction transistor,BJT)制作在相同的n阱中,利用p型基区层作为MOSFET的衬底,从而将两个器件合二为一.NRT拥有较低的谷值电流-6.8217nA和较高的电流峰谷比(peak-to-valley current ratio,PVCR)为3591.器件的峰值电流较小,为-24.4986μA,意味着较低的功耗.该负阻器件的平均负阻阻值为32kΩ.不同于近年来的大多数负阻器件,本器件制作于硅材料衬底上而非化合物材料衬底.因而能够与主流CMOS工艺兼容.新型NRT功...     

高响应度的NMOS型栅体互连光电探测器

针对硅基光电探测响应度低的问题,设计了一款与标准CMOS工艺兼容的、可用于弱光探测的高响应度的NMOS型光电探测器(NMOS-PD).该探测器由栅体互连的NMOS管和T-well/N-well结光电二极管构成,利用光电二极管的光生伏特效应改变T阱电势,进而控制NMOS管的栅压和阈值电压,以此实现光信号的探测与倍增放大,故所设计光电探测器具有更高的光电流增益和更宽的动态范围.经理论模拟计算和优化设计,本文设计了总面积为20μm×20μm的NMOS-PD,选用整个T阱区作为光敏区域(16μm×16μm),以增加光的吸收量,所设计光电探测器经UMC 0.18μm CMOS工艺流片制备.测试结果表明,所设计探测器在400～700 nm波长范围内具有较好的响应度.采用630 nm LED作为光源,当输出光功率密度P_(opt)=5 mW/cm~2、漏源偏压V_(DS)=0.4 V时,NMOS-PD的响应度达到1 550 A/W,并实现了200 kHz的信号探测.尽管随着光强增大,光电探测器响应度逐渐降低,但整体上仍超过10~3A/W.与硅基CMOS工艺制备的传统光电探测器相比,所设计光电探测器结构不仅可在低压、低功耗下正常工作,且在弱光条件下具有极高的倍增放大能力,有望应用于弱光探测的图像传感领域.     

退火对NiCr薄膜阻值的影响分析

采用磁控溅射方法在Si衬底上沉积NiCr薄膜,通过金属剥离技术制备不同膜厚的NiCr薄膜电阻.对不同膜厚样品退火前后阻值的测试表明,磁控溅射沉积NiCr薄膜的晶粒较小,退火前样品阻值较大.当退火温度超过350 ℃后,薄膜中的细小晶粒合并为较大的晶粒,晶粒间界面积减小,电阻率也相应减小;而经过450 ℃退火5 min后,晶粒尺寸趋于饱和,进一步的退火时间对阻值的变化影响不大.     

160 GHz三级堆栈式CMOS功率放大器的设计

在40 nm标准CMOS工艺下,使用堆栈式结构设计了160 GHz的伪差分式三级功率放大器,并且应用了中和电容技术提升了其增益与稳定性.其中,级间匹配与输入输出Balun使用了片上变压器,从而减小了匹配损耗,并且提升了最终的带宽.讨论了在伪差分堆栈式结构中使用中和电容的影响与解决方案.仿真结果表明:功放在160 GHz时达到最大增益11.4 dB,3 dB带宽达到24.9 GHz,饱和输出功率达到4.9 dBm,功耗为84.5mW. 对比传统的共源级和共源共栅结构,堆栈式结构也可以应用于毫米波电路,并且提升了功放的性能.     

硅基环形电-光调制器的理论分析和性能优化

对硅基环形电-光调制器的电学特性和光学特性进行了理论分析.给出环形电-光调制器的调制速率解析表达式.该表达式表明,环形调制器的光学谐振特性对于整个系统调制速率起重要的作用.分析得到调制速度和Q值及波导宽度的关系.并给出了定量的表达式,它可以用于器件特性的优化,同时从理论上指出该器件的理论极限调制速度大于10,GHz.     

基于硅光电池的无源可见光通信接收模块设计（英文）

基于太阳能电池的集成化,提出了1种用于光电识别(OEID)的可见光通信无源接收模块,利用硅光电池无需额外供能便可探测光信号并转化为电信号的特点,作为可见光接收器件,实现对空间可见光信号的无源探测和传输.电路部分采用TSMC 0.18μm标准CMOS工艺实现.设置光电池在500 lx的光照度条件下工作,为电源管理部分提供2 V的输入电压,输出为1.8 V;接收部分3 d B带宽为67.2 kHz,输出为0-1.8 V标准数字信号.整体芯片面积为615×460μm~2,电路的静态功耗约为1.5 m W.