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专利号: 2019100163213
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种CMOS SPAD光电器件的等效电路,所述CMOS SPAD光电器件包括阳极、阴极、P+、N+、N阱、中心N阱及P-衬底,中心N阱和P+之间的区域为雪崩区,其特征在于,所述等效电路包括P+/中心N阱结阻抗、两侧的P+/N阱结阻抗、中心N阱/P衬底结阻抗、焊盘阻抗,所述P+/中心N阱结的阻抗分为倍增区阻抗和漂移区阻抗,电阻Ra、电感La及电阻Rl代表倍增区阻抗,电阻Ra和电感La串联后与电阻Rl并联,Ra、La、电阻Rd、电阻Rs代表漂移区阻抗,电阻Rd的一端和倍增区阻抗的电阻Rl相连接,电阻Rd的另一端和电阻Rs相连接;电阻Rl两端还并联有电容C,电容C代表P+/中心N阱的结电容;

所述两侧的P+/N阱结阻抗包括电容Cp+/n-well和电阻Rp+/n-well,电容Cp+/n-well和电阻Rp+/n-well串联;

所述中心N阱/P衬底结阻抗包括N阱区域电阻Rn-well/p-sub、中心N阱/P衬底结电容Csub1,还包括并联的电容Csub2和电阻Rsub,并联后的电容Csub2和电阻Rsub与中心N阱/P衬底结电容Csub1相连接;

焊盘阻抗Zpad依次与电感Lp1、电阻Rp1相连接,Rp1还分别与电容Cp、电阻Rp+/n-well相连接,焊盘阻抗Zpad还依次与电感Lp2、电阻Rp2相连接,Rp2还分别与电阻Rp+/n-well、电阻Rl、电阻Rp+/n-well相连接,P+/中心N阱结阻抗两端还设置有电流源Ip。

2.根据权利要求1所述的一种CMOS SPAD光电器件的等效电路,其特征在于,所述电路中的Rp1、Rp2、Lp1、Lp2、Cp为寄生元件阻抗,其中Cp指的是P+电极和N+电极之间的电容;在焊盘阻抗中,Cpad1表示信号焊盘和底部金属层之间的电容,Cpad2和Rpad1是由信号垫到基板的信号泄露引起的,Rpad2和Lpad是由互联线引起的寄生电阻和电感。

3.根据权利要求1所述的一种CMOS SPAD光电器件的等效电路,其特征在于,倍增区的交流传导电流相对于交流电压有一个90°的相位延迟。

4.根据权利要求1所述的一种CMOS SPAD光电器件的等效电路,其特征在于,通过调节P+层的掺杂浓度、中心N阱层的浓度和厚度以及虚拟保护环的宽度,以确定等效电路模型中核心元件La、Ra、Rl、C、Rd、Rs的参数,从而得到等效电路模型的频率响应特性特性曲线,明确影响频率响应带宽的主要因素。