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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡亭林
研究生(外文):Ting-lin Tsai
論文名稱:矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體之設計與特性分析
論文名稱(外文):SiGe HPT and GaAs HPT Design and Characterization
指導教授:辛裕明
指導教授(外文):Yue-ming Hsin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:異質接面光纖通訊矽鍺砷化鎵光電晶體
外文關鍵詞:HPTHeterojunctionSiGeGaAsoptical cummuni
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22本論文針對光纖通訊系統前級接收端部分做相關之研究與製作,其包括應用於短波長不同材料之光偵測器。在光偵測器方面,使用具有高增益效果之光電晶體(HPT : Heterojunction Phototransistor),本論文中便探討矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體的結構及特性分析。
首先利用TMA MEDICI 二維元件模擬軟體比較矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體在直流與高頻特性以及光直流與高頻脈衝響應上之特性表現,然後利用TSMC 0.35 µm SiGe HBT與GCTC GaAs power HBT提供之製程技術加以實現,並利用本實驗室高頻以及光電量測系統進行量測。
針對 SiGe HPT吸收效率不佳與操作速度低兩因素,模擬在基極與集極之間加入SiGe MQW來增加SiGe HPT對光的吸收效應以及改善Bandwidth。實驗結果在collector層加入五層MQWs Si0.5Ge0.5 的HPT上,可以得到光電流超過100 µA以上,Bandwidth也有1.25 GHz以上。
而利用GCTC下線的GaAs HPT,emitter size 為2.8×12µm2而照光面積為1×14 µm2的元件量測得到Dark current為22 nA,Photocurrent為1 mA,Responsivity為5 A/W 與f-3dB為2.15 GHz,證明砷化鎵光電晶體叫矽鍺光電晶體適合用於短波長之光纖通訊使用上。
Use GCTC fabricate GaAs HPT ,emitter size is 2.8×12µm2 and illumination area is 1×14 µm2 device have Darkcurrent is 22nA,Photocurrent is 1mA,Responsivity is 5 A/W,f-3dB is 2.15 GHz,prove GaAs HPT is better than SiGe HPT using in short wavelength optical communication.
第一章 導論……………………………………………………….1
第二章 異質接面光電晶體基本工作原理及設計方法………...4
2-1 光電晶體工作原理之介紹………….………………..….6
2-2 光電晶體特性介紹……………………………................8
2-3 光電晶體之設計……………………………….……….11
2-4 光電晶體之量測………………………….…………….16
2-5 結論……………………………………………………..21
第三章 矽鍺光電晶體之研究與設計……….........…….….......22
3-1 矽鍺光電晶體之模擬………………………………......23
3-2 矽鍺光晶體之設計…………..…...………………….…28
3-3 矽鍺光電晶體直流與高頻之量測及分析……………..31
3-4 矽鍺光電晶體光之直流與交流之量測分析………..…41
3-5 具MQW的矽鍺光電晶體之量測及分析……………..…45
3-6 結論.……………….. ………………………………..…51
第四章 砷化鎵光電晶體之研究與設計………………….……52
4-1 砷化鎵光電晶體之模擬………………………...…...…53
4-2 砷化鎵光電晶體之設計………...…………………...…61
4-3 砷化鎵光電晶體直流與高頻之量測及分析…………..63
4-4 砷化鎵光電晶體光之直流與交流之量測及分析……..75
4-5 結論…………….……….….…...….…………………...82

第五章 矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體之比較83
5-1 矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體之比較…………....84
5-2 矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體響應度之比較……85
5-3 矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體光電流與暗電流之
比較…………………………………………….……..87
5-4 矽鍺光電晶體與砷化鎵光電晶體操作速度之比較…89
5-5 結論……………………………………………………93
第六章 結論……………...……………………...…...………...94
參考文獻……………………………………………....................95
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