基于4H-SiC MSM/MESFET的单片集成光接收机前端研究

摘要

随着近年来紫外探测技术的迅猛发展,SiC材料和器件凭借其独特的优势,在光通信的应用中展现了广阔的发展前景,因此以SiC为基础的光接收机模块的设计具有重要的意义。然而不论是光学器件还是SiC器件,目前都没有成熟的电路模型进行电路设计,如果要利用微电子电路的模拟方法对OEIC进行模拟分析,则必须首先建立这些器件用纯电学元件等效的电路模型。
　　本论文基于4H-SiC MESFET器件的小信号模型与大信号模型,借助ISE-TCAD软件得到的仿真结果提取出参数模型,建立了用于PSpice软件的等效电路模型,模型吻合度较高,具有一定的实用性。通过PSpice提供的网表描述语言对建立的电路模型进行了子电路描述,得到器件转移特性曲线与输出特性曲线。
　　设计了两种由紫外光电探测器与前置放大器组成的光接收机前端电路,其中光电探测器采用4H-SiC MSM结构,前置放大器采用4H-SiC MESFET。对光接收机前端电路的幅频特性、瞬态特性与等效输入噪声进行了电学仿真。改进后的第二种电路结构得到了33.3dBΩ的增益与6.87GHz的带宽,可以应用在紫外光通信系统中。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文主要研究工作及章节安排

第二章 4H-SiC MEFSET非线性模型研究

2.1 SiC材料简介

2.2 4H-SiC MESFET

2.3 4H-SiC MESFET小信号与噪声模型

2.4 4H-SiC MESFET器件仿真

2.5 4H-SiC MESFET仿真结果

2.6 本章小结

第三章 4H-SiC MESFET的大信号模型与PSpice建模

3.1 4H-SiC MESFET大信号模型

3.2 模型参数值的提取

3.3 4H-SiC MESFET PSpice模型的建立

3.4 本章小结

第四章 光接收机前端电路的设计与仿真

4.1 紫外光电探测器

4.2 前置放大器

4.3 光接收机前端电路设计与仿真

4.4 本章小结

第五章 总结

致谢

参加科研情况说明

参考文献