(44.192.112.123) 您好!臺灣時間:2021/03/07 18:01
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:姜 毅
研究生(外文):Chiang, Yi
論文名稱:一個增進具有Body-strapped Base 的雙極光電晶體反應速度之方法
論文名稱(外文):A Method of Improving the Response Speed of Bipolar Phototransistors with Body-strapped Base
指導教授:徐永珍徐永珍引用關係
指導教授(外文):Hsu, Klaus Yung-Jane
口試委員:江雨龍賴宇紳
口試委員(外文):Jiang, Yeu-LongLai, Yu-Sheng
口試日期:2018-08-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電子工程研究所
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:2018
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:光電晶體異質接面雙極性電晶體響應速度
外文關鍵詞:photo transistorheterjunctionBJTResponse Speed
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:83
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:2
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
由於近年的科技快速進步,光偵測器在生活中的應用日漸增加,使的人們對於它的效能跟速率要求也隨之提升,因此在標準製程條件下設計出響應度高且高速率的光偵測器為本論文所追求的目標。
本文的光偵測器是利用TSMC 0.18um SiGe BiCMOS製程來實現,對異質接面雙載子光電晶體(Heterojunction Phototransistor,HPT)的改進,且使用之前實驗室提出的N-type Body Strapping理論,並藉由外加一些電路或是元件的方式改善性能,特別是針對元件的反應速度上做改善。先利用Silvaco的atlas軟體模擬來設計,並藉由下線實作晶片與量測來得到模擬數據的驗證。
Due to the rapid development of technology, the demand of photodetectors has increased dramatically, and people keep pursuing devices with better performance. The purpose of this thesis is to design high-speed heterojunction phototransistors with outstanding responsivity under standard manufacturing process provided by TSMC.
In this thesis, 0.18um SiGe BiCMOS standard process provided by TSMC is applied.
In the first part of this thesis, we will discuss the properties of heterojunction phototransistors (HPT) with n-type doping body strapping which was proposed in our laboratory, from both TCAD simulation and actual measurement.
The second part of the thesis is the design of some approaches in order to enhance the performance of the HPT device mentioned in part one. This work mainly focuses on improving response speed. And at the end of the thesis, we verified the feasibility of the novel device through the tape-out and actual measurement.
目錄
第一章 前言 1
1.1研究背景與發展現況 1
1.2研究動機 3
1.3論文章節架構 4
第二章 光偵測器原理及特性簡介 5
2.1光吸收原理 5
2.2光二極體原理 6
2.3雙極光電晶體原理 8
2.4 矽鍺異質接面材料特性 9
2.5 光偵測器的特性簡介 10
2.6 Body-strapped base原理(BS) 16
第三章 光電晶體模擬及介紹 17
3.1結構介紹 17
3.1.1 HPTNBS (HPT with body-strapping and N-type body contact) 17
3.1.2 HPTNBS外加結構之討論 20
3.1.2.1 HPTNBS 外加電阻 22
3.1.2.2 HPTNBS 外加電晶體 23
3.1.2.3 HPTNBS with clock 數位取樣式 24
3.1.3 HPTNBS元件大小的調整 25
3.2模擬結果 26
3.2.1 HPTNBS (HPT with body-strapping and N-type body contact) 的模擬 26
3.2.1.1 HPTNBS電流流向-短波長(400nm) 26
3.2.1.2 HPTNBS電流流向-長波長(850nm) 27
3.2.1.3 HPTNBS電流比較 29
3.2.2 HPTNBS 外加電晶體的模擬 30
3.2.3 HPTNBS 數位取樣式模擬 35
3.2.4 HPNTBS 元件大小之影響 37
3.3元件佈局設計 39
第四章 量測與討論 45
4.1量測儀器簡介 45
4.2量測方式 46
4.3量測結果 48
4.3.1雷射二極體光點量測與計算 48
4.3.2元件操作區間量測 49
4.3.2元件量測結果 50
4.3.3.1 Testkey 1之量測 50
4.3.3.2 Testkey 3之量測 51
4.3.3.3 Testkey 2之量測 59
4.3.3.4 Testkey 4之量測 60
第五章 結論與改進 64
5.1 結論 64
5.2 改進方案 64
[1] T. Yin, A. M. Pappu, and A. B. Apsel,“Low-cost,high-efficiency,and high-speed SiGe phototransistors in commercial BiCMOS”,IEEE Photonics Technology Letters,vol. 18, no. 1, pp. 55-57, January, 2006.
[2] Zingway Pei, C. S. Liang, L. S. Lai, Y. T. Tseng, Y. M. Hsu, P. S. Chen, S. C. Lu, M.-J. Tsai,and C. W. Liu, “A High-Performance SiGe-Si Multiple-Quantum-Well Heterojunction Phototransistor”, IEEE Electron Device Letters,vol. 24, no. 10,pp. 643-645, October 2003.
[3] Kuang-Sheng Lai,Ji-Chen Huang,and Klaus Y.-J. Hsu,“High-Responsivity Photodetector in Standard SiGe BiCMOS Technology”,IEEE Electron Device Letters,vol. 28, no. 9, pp. 800-802,September 2007.
[4] K. Y. Hsu and B. W. Liao,“High responsivity phototransistor with body-strapped base in standard SiGe BiCMOS technology,” in 2013 IEEE International Conference of Electron Devices and Solid-State Circuits(EDSSC).,
[5] Donald A.Neamen, “Semiconductor Physics and Devices:Basic Principles”,4th ed.,McGraw-Hill, 2012.
[6] S. M. Sze,”Physics of Semicoductor Devices”, 2rd ed. John Wiley & Sons; 1981.
[7] S. M. Sze,“Semiconductor Device Physics and Technology”,John Wily & Sons Inc., 2nd & 3rd
[8] W. Shockley, M. Sparks,and G. K. Teal,“p-n junction transistor”,Physics Review,vol. 83, pp. 151-164, 1951.
[9] Klaus Y. J. Hsu, Ken S. H. Shen,and Ya-Sen Chang, “Enhancing the photoresponsivity of bipolar phototransistors for near-infrared detection”, Applied Physics Letters 108,031112(2016); doi: 10.1063/1.4940395
[10] Jiann S. Yuan,“SiGe,GaAs,and InP Heterojunction Bipolar Transistors.”,John Wiley and Sons,Inc. 1999
[11] 吳昭義, “平臺式矽鍺異質接面雙載子電晶體研製與分析", 國立中央大學, 電機工程研究所, 碩士論文, 中華民國九十四年六月
[12] 林威成, “標準SiGe BiCMOS製程中光偵測結構之研究", 國立清華大學, 電子工程研究所, 碩士論文, 中華民國一百年六月
[13] 沈昇鴻, “標準SiGe BiCMOS製程中實現高響應度及高速光偵測光電晶體", 國立清華大學, 電子工程研究所, 碩士論文, 中華民國一百零四年七月
[14] 廖偉傑, “標準製程下應用於整合型光通訊接收器之光偵測器元件與訊號放大電路設計", 國立清華大學, 電子工程研究所, 碩士論文, 中華民國一百零一年七月
[15] Jin-Woo Han and Yang-Kyu Choi,“Bistable Resistor(Biristor)-Gateless Silicon Nanowire Memory”, VLSI Technology(VLSIT), 2010 Symposium on
[16] J.-W. Han and M. Meyyappan,“Trigger and Self-Latch Mechanisms of npn Bistable Resistor”,Electron Device Letters,IEEE,vol. 35, pp. 387-389, 2014
[17] 張雅森, “具有Body-strapped Base 的雙極光電晶體特性研究", 國立清華大學, 電子工程研究所, 碩士論文, 中華民國一百零六年一月
[18] http://www.osioptoelectronics.com/
[19] US patent Number : US9748330
[20] https://web.stanford.edu/class/ee311/NOTES/Isolation.pdf
[21] 郭正邦, “CMOS 數位 IC” ,1st ed. 1996
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔