[发明专利]一种Ge/SiSACM结构雪崩光电二极管的等效电路模型建立方法

摘要

本发明涉及一种Ge/Si SACM结构雪崩光电二极管的等效电路模型建立方法，属于半导体光电二极管技术领域。该方法基于Ge/Si异质结特性，从器件内部的物理机理上对Ge/Si SACM‑APD器件进行理论分析，从APD速率方程、噪声电流、暗电流和寄生参量四部分来建立APD的等效电路模型，包括以下步骤1)将物理模型分解为多个部分，根据每一层结构构造载流子输运方程；2)构造对应于每一部分的子电路模块；3)互联这些子电路模块，建立等效电路模型。采用本方法可以很方便地对硅基APD器件进行模拟与设计，具有较好的应用前景。

主权项

一种Ge/Si SACM结构雪崩光电二极管的等效电路模型建立方法，其特征在于：在该方法中，从APD速率方程、噪声电流、暗电流和寄生参量四部分来建立APD的等效电路模型，包括以下步骤：1)将物理模型分解为多个部分，根据每一层结构构造载流子输运方程；2)构造对应于每一部分的子电路模块；3)互联这些子电路模块，建立等效电路模型；所述APD速率方程表示为：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Ian，Icn，Inm1和Ipc，Imp1，Imp2分别是其中一层的电子和空穴流到相邻层的电子和空穴，Gnp，Gpa，Gna，Gpc，Gnc，Gpm1，Gnm1，Gpm2，Gnm2，Gpn分别表示在p+、n+、A、C、M层的光产生率；np，na，nc，nm1，nm2和pn，pa，pc，pm1，pm2分别为p+、n+、A、C、M层总电子数和总空穴数，τnrp、τprn分别表示p+区和n+区电子和空穴的寿命，τnra，τnrc，τnrm和τpra，τprc，τprm是电子和空穴的复合率τnta，τntc，τntm1，τntm2和τpta，τptc，τptm1，τptm2分别是A、C、M层电子和空穴渡越时间，υn，υp是电子和空穴的漂移速度；α，β是电子和空穴的碰撞离化率；所述噪声电流具体为：Ith=4kTBReq]]>k表示玻尔兹曼常数，Req是等效电阻，B表示带宽；所述暗电流具体为：Idark=Θ1AX‾Vbias(X‾Vbias+Vbi)Cn0exp(-Θ2wmX‾Vbias+Vbi)+X‾VbiasRd]]>式中其中wm为C层的宽度，X为常数由器件每层的掺杂浓度和材料决定，Cn0为常数，Rd是依赖漂移区宽度的寄生漏电阻，mc是电子的有效质量；所述的等效电路模型的输出电流为：In=V1Rnd+βnPin+In0;Ip=V2Rpd+βpPin+Ip0.]]>