资源描述：
《基于等效电路模型的雪崩光电探测器特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.32No.3June2011光电器件基于等效电路模型的雪崩光电探测器特性分析许文彪,陈福深,陈苗,肖勇(电子科技大学宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室,成都611731)摘要:为了精确模拟雪崩光电探测器(APD)的特性,提出了一种APD等效电路模型。文中首先从APD载流子速率方程出发,同时考虑芯片寄生参量和封装寄生参量的影响,得到了APD的等效电路模型,进而基于该电路模型在PSpice软件中分析了APD的光脉冲响应特性、频率响应特性、噪
2、声特性和增益带宽特性。关键词:雪崩光电探测器;等效电路模型;载流子速率方程中图分类号:TN364.2文献标识码:A文章编号:1001-5868(2011)03-0336-03CharacteristicAnalysisofAvalanchePhotodedetectorBasedonEquivalentCircuitModelXUWenbiao,CHENFushen,ChenMiao,XiaoYong(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforBroadbandOptica
3、lFiberTransmission&CommunicationNetworks,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu611731,CHN)Abstract:AnovelequivalentcircuitmodelforsimulatingthecharactristicsofAPDisproposed.FromcarrierrateequationsofAPD,takingintoaccountofthechipparasit
4、icparametersandthepackageparasiticparameters,anewequivalentcircuitmodelisobtained,andthenthepulseresponse,frequencyresponse,noiseperformancesandgain-bandwidthperformancesofAPDbasedonthismodelareanalyzedwithcircuitsimulationsoftwarePSpice.Keywords:avalanch
5、ephotodetector;equivalentcircuitmodel;carrierrateequations;0引言提出了一种APD等效电路模型,该模型考虑了APD载流子渡越时间、芯片寄生参量和封装寄生参随着光纤通信速率的不断提高,光电集成电路量的影响,并引入了噪声部分。最后利用该模型在(OEIC)的设计频段已经发展到了微波频段,OEICPSpice软件中分析了APD的光脉冲响应特性、频与微波电路设计结合可以使光纤通信系统的带宽大率响应特性、噪声特性和增益带宽特性。幅度提升。因此,如何建立起能充分
6、反映光电子器件的性能并用纯电学元件等效的光电子器件等效电1等效电路模型的建立路模型,成为了人们研究的重点。APD由于其内部实际的APD器件由多层构成,其物理结构复增益特性而广泛应用于长距离光纤通信系统中,因杂,但为了简化分析,文中采用图1所示的典型的此有必要对其等效电路模型加以探讨。早在1964[1]APD一维结构,并做如下假设:(1)N、P区耗尽层扩年,Lucovsky等就提出了PIN光电二极管的数值展相对于I区和M区的宽度可以忽略;(2)I、M区分析模型,至今该方法仍被广泛应用于光电探测器[2-3]电
7、场是均匀的,并且N、P区电场为零。对于实际的的建模,但该方法建立的模型过于复杂、参数较器件,I区大都不是本征的,其电场也是不均匀的,多,且未考虑探测器的噪声特性和寄生参量的影响,但只要I区内杂质浓度与其他区掺杂浓度相比很不能精确模拟APD的特性。本文针对以上不足,小,这样的假设就是可行的。收稿日期:2010-11-29.#336#5半导体光电62011年6月第32卷第3期许文彪等:基于等效电路模型的雪崩光电探测器特性分析体电阻和欧姆接触电阻等。APD封装寄生部分来源于封装过程中的载体[5]和金丝,可用电子
8、学元件Cp、Rp,Lp表示。其中图1APD物理结构Cp为芯片电极焊盘引入的并联寄生电容,该电容将1.1载流子速率方程对光电流进行分流,特别是对高频信号,分流的结果利用泊松方程、电流连续方程和电流密度方程导致高频响应信号幅度下降;Rp为封装引入的寄得到描述APD载流子和入射光功率之间转换的速生电阻;Lp为金丝引线电感,由于金丝呈感性,阻[2]率程为碍了高频光电流的输出,也将导致高频响应信号幅dPiPiPi度的下降。=Gi--(1
