圖1   TSMC 0.35pm CMOS工藝參數(shù)下光電探測器的器件模擬

　　圖1（a）模擬了工作二極管響應電流與外加反壓的關(guān)系曲線，三條曲線分別為無光照、光照強度分別為1WZcm2、25w/cm2，光波長為0.85gm時工作二極管的響應電流，以二極管面積為20×20 ptm＇計算，輸入光功率分別為4 pW（-23 dBm）和100 pW（-10 dBm），圖中可見無光照的響應電流（對應暗電流）約為10-15A數(shù)量級，光照強度為1 Wcm2時產(chǎn)生0.16 μtA光電流，響應度為0.04 A/W。光照強度為25 W；cm＇時產(chǎn)生4.8 pA光電流，響應度為0.048 A/W。后者完夠滿足CMOS放大器輸入的要求，由于器件的面積較小，暗電流可以不考慮。圖1（b）模擬了工作二極管響應電流與光強的關(guān)系曲線，光波長為0.85 gm，三條曲線為外加反壓分別為3 V、5 V、9 V時工作二極管的響應電流，由圖中可見，外加電壓對響應電流影響不大。光強10～100 W/cm2之間的光電流增長較快，這也說明該二極管適用于強光工作。圖1（c）給出注入光強度為1 W/cm2，外加電壓為3V時工作二極管和屏蔽二極管的波長響應，工作二極管的峰值波長響應為0.68 ptm，屏蔽二極管的峰值波長響應為0.79μm，且工作二極管光電流（IN+）低于屏蔽二極管。這是因為工作二極管的吸收區(qū)較淺而且工作二極管的吸收區(qū)面積較小，這樣，響應波長就短，電流就低。在頻率要求低和高響應度的場合就可以用下面的屏蔽二極管工作，這樣，光電流會大一些。圖1（d）給出注入光強度為1 W/cm2，光波長為850 nm，外加電壓分別為3V、5V、9V時工作二極管和屏蔽二極管的光調(diào)制頻率響應，圖中可見，工作二極管調(diào)制頻率帶寬高于屏蔽二極管。這是因為工作二極管光生載流子的擴散成分很少，而屏蔽二極管光生載流子的擴散成分較多。另外，外加電壓越高，工作二極管調(diào)制頻率帶寬就越高。這是因為外加電壓越高，空間電荷區(qū)越大，工作二極管光生載流子的擴散成分會更少，所以調(diào)制頻率帶寬就更高。一般深亞微米工藝CMOS集成電路的工作電壓是3.3 V或更低，如果希望用提高反向偏壓的方式來提高探測器的工作速度，可以采用雙電源工作，即將探測器電源和電路的工作電源分開。

　　該探測器與CMOS可以與跨阻抗放大器（TIA）相接［54～55]，實現(xiàn)探測器與接收電路單片集成。整個OEIC采用Lucent 0.35 gm標準CMOS工藝實現(xiàn)，在850nm波長下的工作速率可以達到1.25 Gb/s。電路的靈敏度可以通過調(diào)節(jié)接收器電路各級間的相互關(guān)系來實現(xiàn)，例如可以調(diào)節(jié)電路的工作電壓從而調(diào)節(jié)放大器的增益和帶寬關(guān)系。誤碼率（BER）和靈敏度也是折中關(guān)系，當對誤碼率的要求不高時，可以減小入射光功率，從而使OEIC在較小靈敏度下工作。然而根據(jù)前面的分析可知，由于N阱結(jié)深很淺，大部分的光生載流子被屏蔽二極管吸收，對信號電流有貢獻的僅僅是一小部分光生電荷，因而這種光電探測器總的來說響應度較低，在反偏電壓接近擊穿電壓（約10V）的時候，響應度只能達到約0.01～0.04A/W[54-56]。因而和前面模擬結(jié)果相似，該探測器需要工作在大的注入光功率下。

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