[發(fā)明專利]一種Ge/SiSACM結(jié)構(gòu)雪崩光電二極管的等效電路模型建立方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510204629.2
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN104794294B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王巍;顏琳淑;胡潔
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

1.一種Ge/Si SACM結(jié)構(gòu)雪崩光電二極管的等效電路模型建立方法，其特征在于：在該方法中，從APD速率方程、噪聲電流、暗電流和寄生參量四部分來建立APD的等效電路模型，包括以下步驟：1)將物理模型分解為多個部分，根據(jù)每一層結(jié)構(gòu)構(gòu)造載流子輸運(yùn)方程；2)構(gòu)造對應(yīng)于每一部分的子電路模塊；3)互聯(lián)這些子電路模塊，建立等效電路模型；

所述APD速率方程表示為：

p⁺region：

dnpdt=Gnp-npτnrp-Inq]]>

n⁺region：

dpndt=Gpn-pnτprn-Ipq]]>

A region：

dpadt=Gpa-paτpra-paτpta-Ipcq]]>

dnadt=Gna-naτnra-naτnta-Inq]]>

C region：

dpcdt=Gpc+αcυncnc+βcυpcpc-pcτprc-pcτptc+Imp1q]]>

dncdt=Gnc+αcυncnc+βcυpcpc-ncτnrc-ncτntc+Ianq]]>

M1 region：

dpm1dt=Gpm1+αm1υnm1nm1+βm1υpm1pm1-pm1τprm-pm1τptm1+Imp2q]]>

dnm1dt=Gnm1+αm1υnm1nm1+βm1υpm1pm1-nm1τnrm-nm1τntm1+Icnq]]>

M2 region：

dpm2dt=Gpm2+αm2υnm2nm2+βm2υpm2pm2-pm2τprm-pm2τptm2+Ipq]]>

dnm2dt=Gnm2+αm2υnm2nm2+βm2υpm2pm2-nm2τnrm-nm2τntm2+Inm1q]]>

以上方程式中I_an，I_cn，I_nm1和I_pc，I_mp1，I_mp2分別是其中一層的電子和空穴流到相鄰層的電子和空穴，G_np，G_pa，G_na，G_pc，G_nc，G_pm1，G_nm1，G_pm2，G_nm2，G_pn分別表示在p⁺、n⁺、A、C、M層的光產(chǎn)生率；n_p，n_a，n_c，n_m1，n_m2和p_n，p_a，p_c，p_m1，p_m2分別為p⁺、n⁺、A、C、M層總電子數(shù)和總空穴數(shù)，τ_nrp、τ_prn分別表示p⁺區(qū)和n⁺區(qū)電子和空穴的壽命，τ_nra，τ_nrc，τ_nrm和τ_pra，τ_prc，τ_prm是電子和空穴的復(fù)合率τ_nta，τ_ntc，τ_ntm1，τ_ntm2和τ_pta，τ_ptc，τ_ptm1，τ_ptm2分別是A、C、M層電子和空穴渡越時間，υ_n，υ_p是電子和空穴的漂移速度；α，β是電子和空穴的碰撞離化率；

所述噪聲電流具體為：

Ith=4kTBReq]]>

k表示玻爾茲曼常數(shù)，R_eq是等效電阻，B表示帶寬；

所述暗電流具體為：

Idark=Θ1AX‾Vbias(X‾Vbias+Vbi)Cn0exp(-Θ2wmX‾Vbias+Vbi)+X‾VbiasRd]]>

式中

其中w_m為C層的寬度，X為常數(shù)由器件每層的摻雜濃度和材料決定，C_n0為常數(shù)，R_d是依賴漂移區(qū)寬度的寄生漏電阻，m_c是電子的有效質(zhì)量；

所述的等效電路模型的輸出電流為：

In=V1Rnd+βnPin+In0;Ip=V2Rpd+βpPin+Ip0.]]>