大功率半导体激光器阵列稳态温度分布分析

通过对大功率激光器阵列热现象的分析 ,采用有限元分析法建立了大功率激光器稳态工作时的空间温度分布模型 ,给出了具体的温度分布曲线 ,由此模型得出大功率激光器阵列沿谐振腔方向有一定的温度差 .该模型给出的载体、芯片的温度分布 ,可以指导阵列载体、散热器的设计 ,优化它们的尺寸 .样品的实验数据与模型的理论预测结果吻和得很好 .

大功率半导体激光器阵列

综合介绍了目前半导体大功率激光器普遍采用的材料结构、芯片结构、封装技术、散热致冷技术以及发展现状;给出了当前大功率半导体激光器的研究发展方向。

人工智能神经网络技术及其微波应用课程设计与教学改革研究

文章介绍了人工智能神经网络技术及其微波应用课程的内容设置与教学改革方法。该课程通过深入介绍微波电路设计原理以及人工智能技术在其中的应用方法,旨在培养学生在高频电路设计领域的创新能力,掌握科学原理和科学方法,熟练使用微波电路设计EDA工具和人工智能技术,以及解决实际工程问题的能力。为了实现教学目标,课程采用多种教学方法,包括多媒体教学手段、虚拟实验室引入、线上线下相结合的学习模式以及项目实践等,以提高学生对微波电路设计原理的理解,增强他们的实际操作能力,并培养解决实际问题的综合能力。此外,文章还强调了教学方法的评估和调整的重要性,以确保教学方法与学生需求相匹配,不断提升教学质量。

双频段低噪声放大器的设计

适应多标准移动通信终端的迅速发展,设计了能够在800 MHz和1.8 GHz两个不同频段独立工作的低噪声放大器。放大器使用噪声性能优良的SiGe HBT管子,采用Cascode结构减小Miller电容的影响,发射极串联电感消除放大器输入端噪声系数和功率匹配的耦合,输入匹配电路采用单通道串并联LC电路,计算串并联电感和电容值,可以在两个工作频点发生谐振。输出端通过调整负载阻抗到50Ω,采用简单的电路实现功率输出。ADS的仿真结果表明,本文设计的低噪声放大器在800 MHz和1.8 GHz两个工作频段的S21分别达到了24.3 dB和21.3 dB,S11均达到了-13 dB,S22均在-27 dB以下,两个频段的噪声系数分别为3.3 dB和2.0 dB。

单载流子传输双异质结光敏晶体管频率特性分析(邀请论文)

为了缓解光敏晶体管探测器在响应度和响应速度优化时存在的矛盾并提高响应度和响应速度,分析了单载流子传输(uni—travelling—carrier,UTC)双异质结光敏晶体管(double hetero-junction phototransistor,DHPT)中光生载流子对发射结结电容和集电结结电容的影响,建立了UTC—DHPT的频率特性模型.基于所建模型,研究了UTC—DHPT在电学晶体管工作状态(double hetero-junction transistor,DHBT)、基极光偏置的二端工作模式(two terminal,2T)和基极光电混合偏置的三端工作模式(three terminal,3T)的光电流增益和光学特征频率.结果表明:UTC—DHPT比传统的单异质结光敏晶体管(single hetero-junction phototransistor,SHPT)有更好的频率特性,3T工作模式下的UTC—DHPT可以同时提供高响应度和高响应速度.

适于超宽带放大器的增益平坦化反馈技术

为研究反馈技术对宽带放大器增益平坦度的影响,从异质结晶体管(HBTs)的小信号模型入手,得到几种不同反馈形式下HBTs的S参数解析表达式.分析不同反馈形式对S参数的影响及传输增益S21的幅度变化.在这几种反馈技术中,纯电阻负反馈可以改进整个超宽频带内的反射,实现宽带的输入输出匹配;引入串联电感或并联电容等电抗元件,采用串联电阻和电感或并联电阻和电容的电抗性反馈可使S21的幅度随着频率的增大而逐渐上升,从而补偿晶体管本身高频增益的下降,同时也抵消电阻负反馈引起的增益下降.综合优化电阻反馈和电抗反馈,能实现低噪声放大器在3.1～10.6 GHz范围内的增益平坦性.

Modified Holographic Exposure to Fabricate Varied Bragg Grating in an Identical Chip

A new fabricating method is demonstrated to realize two different Bragg gratings in an identical chip using traditional holographic exposure. Polyimide is used to protect one Bragg grating during the first period. The technical process of this method is as simple as that of standard holographic exposure.

集成电路设计大赛与实践能力培养

对于高校微电子集成电路的教师和学生来说,集成电路设计大赛提供了理论与实践结合的最好机会。通过教师指导和学生参与,学生完成电路设计、版图设计和性能验证,经历单片集成电路设计的完整流程。学生能够将掌握的理论知识和芯片版图设计及验证结合在一起,拓展了他们的能力和知识面;培养了注重细节,严谨认真的科研态度,切忌好高骛远;锻炼了团队合作的能力;增加了在学习和工作中的自信心。

基于有源电感的全集成超宽带低噪声放大器

利用有源电感来实现超宽带低噪声放大器(UWB LNA),不但可以减小芯片面积、改善增益平坦度,而且可通过外部调节偏置电压来调谐有源电感的电感值,进而调整设计中没有考虑到的由工艺变化及封装寄生带来的增益退化。采用TSMC 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence设计工具完成了放大器电路及版图的设计。在3.1～10.6GHz工作频率范围内,通过外部调节电压来调谐有源电感,可使LNA的增益S21在16～19dB范围内变化,输入输出回波损耗S11,S22均小于-10dB,噪声为2.4～3.7dB,输入3阶截点IIP3为-4dBm。整个电路芯片面积仅为0.11mm2。

射频前端宽带高Q值可调节集成有源电感

针对传统接地有源电感的电感值低、Q值低等缺点,提出了一种改进型的有源电感,并给出了等效电路图及等效阻抗的表达式。基于TSMC 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence软件,完成了电路和版图设计。提出的有源电感,在频率小于5GHz时,其等效电感值随频率变化很小,大于5GHz后,随频率变化略有增大。通过改变外加偏置电压,实现了电感值和Q值的可调,电感值可调范围为1.035～5.631nH,Q值最大值可达到1 557;同时,也可调节有源电感Q值达到最大值时所对应的工作频率。

采用PIN二极管反馈的射频可变增益放大器

射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈支路中PIN二极管的正向偏压来实现.基于带有PIN二极管反馈的可变增益放大器的高频小信号等效电路,本文详细分析了增益可控机制,设计并制作完成了1.8GHz的可变增益放大器.测试结果表明在频率为1.8GHz时,控制电压从0.6V到3.0V的变化范围内,增益可调范围达到15d B;噪声系数低于5.5d B,最小噪声系数达到2.6d B.整个控制电压变化范围内输入输出匹配均保持良好,线性度也在可接受范围内.

3～6GHz SiGe HBT Cascode低噪声放大器的设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺设计一款满足UWB和IEEE802.11a标准的低噪声放大器.采用并联电感峰化技术与Cascode结构来展宽带宽;完成了芯片版图的设计,芯片面积为1.16 mm×0.78 mm;在带宽为3～6 GHz范围内,最大增益为26.9 dB,增益平坦度为±0.9 dB.放大器的输入输出匹配良好,其回波损耗S11和S22均小于-10dB,输入与输出驻波比小于1.5,1 dB压缩点为-22.9 dBm.在整个频段内,放大器无条件稳定.

基于Darlington Cascode结构的SiGe异质结双极晶体管UWB低噪声放大器的设计

详细地分析了Cascode结构的线性度和3dB带宽，利用Cascode结构的高线性度和Darlington结构的高增益的优点构成了Darlington—Cascode结构，在此基础上，基于台积电TSMC0．35μm SiGe工艺，设计了一款芯片面积小的满足超宽带（UWB）标准的无电感SiGe异质结双晶体管（HBT）低噪声放大器（LNA）。该放大器利用电阻反馈结构替代了电感-电容（LC）匹配网络结构，实现了输入、输出阻抗匹配，未采用无源电感，节省了芯片面积，芯片面积仅为0．046mm2，并将Darlington—Cascode结构作为LNA的输出级，既提高了增益，又提高了线性度。LNA版图仿真结果表明，在UWB频带范围内，LNA的增益为19．5～20dB，增益平坦度为4-0．25dB；输入、输出匹配良好；线性度为-5- -2dBm；在整个频段内，无条件稳定。

一种低功耗双频段低噪声放大器

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计并实现了一种双频段低噪声放大器(DB-LNA)。在输入级中,采用了2个LC并联谐振网络串联结构,结合PMOS管的源极负反馈电感,实现了DB-LNA在双频段的输入阻抗匹配。在放大级中,采用CMOS互补共源放大结构和电流复用技术,在提高系统增益的同时,实现了DB-LNA的低功耗。在输出级中,采用NMOS晶体管作电流源的源跟随器,对信号电压进行缓冲,实现了输出阻抗匹配。利用ADS进行仿真验证,结果表明,该低噪声放大器在1.9GHz和2.4GHz 2个工作频段下,其增益(S21)分别为26.69dB和20.12dB;输入回波损耗(S11)分别为-15.45dB和-15.38dB;输出回波损耗(S22)分别为-16.73dB和-20.63dB;噪声系数(NF)分别为2.02dB和1.77dB;在3.5V的工作电压下,静态功耗仅有9.24mW。

新型发射极指组合结构功率SiGe HBT热分析

提出了一种发射极指分段和非均匀发射极指长、指间距组合的新型器件结构,以改善多指功率硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)的热稳定性。考虑器件具有多层热阻,发展建立了相应的热传导模型。以十指功率SiGe HBT为例,运用有限元方法对其进行热模拟,得到三维温度分布。与传统发射极结构器件相比,新结构器件最高结温从416.3 K下降到405 K,各个发射指上的高低温差从7 K～8 K下降为1.5 K～3 K,热阻值下降14.67 K/W,器件整体温度分布更加均匀。

现代光电子的发展现状、特征和趋势

系统地介绍了光电子基础理论研究、光电子器件的特征、应用现状以及发展趋势.详细地介绍了几种半导体激光器、Si基光电器件与光电集成芯片的发展现状和趋势.

一款增益可调且平坦的超宽带低噪声放大器

设计了一款增益可调且平坦的超宽带低噪声放大器(FTG UWB-LNA)。输入级采用具有新型偏置电路和RLC反馈的共基-共射放大器;输出级采用电流镜偏置的共集放大器;放大级采用新型有源电感与达林顿结构构成的组合电路。实现了增益的可调且平坦以及宽带输入输出匹配。基于WIN 0.2μm GaAs HBT工艺库,对FTG UWB-LNA进行验证,结果表明:在1 GHz～6 GHz频带内,增益S_(21)可以在21.16 dB～23.9 dB之间调谐,最佳增益平坦度达到±0.65 dB;S_(11)小于-10 dB;S_(22)小于-12 dB;FN小于4.08 dB;在4 V的工作电压下,静态功耗小于33 mW。

射频功率晶体管内匹配技术中键合线的建模仿真与参数提取

金属键合线互连是射频大功率晶体管内匹配技术中的关键手段。键合线的直径、长度、拱高和并列键合线间距等物理参量,均对器件性能有很大影响。采用三维电磁仿真软件EMDS和射频电路设计软件ADS对金属键合线互连进行了建模仿真和射频等效参数提取,分析了等效参数与键合线各物理参量之间的关系,针对具体的关系特点及内匹配技术中键合线的选取,给出了相应的优化设计措施。

应用于射频前端的高Q值SiGe HBT有源电感

针对传统的共基-共射(CB-CE)回转器有源电感的品质因子Q值低等缺点,应用Cascode结构把CB-CE有源电感改进为共基-共射-共基(CB-CE-CB)有源电感,推导出等效电路及等效阻抗表达式。最后基于Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用ADS软件完成电路设计与仿真,应用Cadence Virtuoso平台完成版图设计。改进之后的有源电感,通过改变外加偏置条件,实现了电感值和品质因子Q值的可调,电感值可调范围为0.35～2.72 nH,Q值最大值可达1 172,版图面积仅为51μm×35μm。该有源电感应用于射频电路中,可取代无源电感。与无源电感相比,品质因子Q值明显提高,版图面积大大减小,更利于集成。

多发射极指分段结构功率SiGe HBT的热分析

提出了一种有效的方法—采用多发射极指分段结构来增强功率SiGe HBT的热稳定性。为了对分段结构进行精确的热分析,针对器件多层结构的特点,建立起适当的热模型,模型中充分考虑了各个部分的热阻。根据此热模型,使用有限元方法,对一个十指的分段结构功率SiGe HBT进行了热模拟。考虑到模拟的精确性及软件的功能限制,采用两步模拟法:衬底模拟和有源区模拟。通过模拟,得到了发射极指的三维温度分布。结果表明,分段结构功率HBT的最高结温和热阻都明显低于完整发射极指结构,新结构有效地提高了器件的热稳定性。