技术领域
[0001] 本
发明涉及超高速光通信系统中的紫外光探测器噪声等效电路的构建，特别是一种MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路的建立及其在超高速片上集成电路中的降噪方法。
背景技术
[0002] 近年来，MgZnO基金属-
半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal，MSM)日盲紫外光探测器由于其制备简单，检测灵敏度高且易于集成，在
生物分析，火焰探测，
内燃机控制和医学检测系统等领域有着广泛的应用和发展。由于II-VI族化合物之一的ZnO具有3.37eV的宽直接带隙和60meV的大
激子结合能，被广泛研究，其三元
合金MgxZn1-xO的带隙可调范围为3.37～7.8eV。虽然MgZnO基MSM紫外光探测器有着普遍的发展和应用，但是有入射光照射的情况下，检测器的
输出电压或
电流同时还会伴随着噪声(如热噪声，散粒噪声，闪烁噪声和产生复合噪声)的存在。这些噪声是由探测器的
缺陷，载流子的热运动以及工作环境中的无用
信号等引起的。因此，噪声从根本上是无法被完全消除的，其存在会严重干扰探测器在探测过程中的准确性和灵敏度，同时也会降低系统的
信噪比。鉴于MgZnO基MSM紫外光探测器作为紫外光探测系统的核心器件之一，建立精确、简单的噪声等效电路模型对于提高电路的设计
精度和提高光探测系统的可靠性起着至关重要的作用。
[0003] 然而，建立高可靠性、高精度的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路模型目前还存在若干问题亟待解决：1)由于对在高频下的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声特性的认识还不十分充分，因而从理论上深入分析MgZnO基MSM紫外光探测器高频工作下的噪声特性，进而建立实用的考虑噪声影响的等效电路模型的工作成果在这一领域比较少见；2)到目前为止，MgZnO基MSM紫外光探测器在高频应用中存在着无法被完全消除的噪声的问题，从而降低了现有光通信系统的性能，因此有必要深入研究相关的降噪方法。因此，考虑到噪声的影响，如何设计一种准确、高效、适于高频应用的新型MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路并深入研究其降噪方法，解决当前MgZnO基MSM紫外光探测器所面临的现实问题，实属当前业界的重要研究课题之一。
发明内容
[0004] 针对上述不足，本发明的目的在于，考虑到噪声的影响，在已有的MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路模型的
基础上，建立精度较高的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路。进而，分别利用电感峰化技术和电感电容峰化技术，得到
串联型和加强型峰值增益噪声等效电路，使该MgZnO基MSM紫外光探测器的输出噪声功率进一步得到降低，以克服现有MgZnO基MSM光探测器在应用中的不足。
[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0006] 根据本发明
实施例给出的实施方式，本发明的一种MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路的降噪方法，包括下述步骤：
[0007] 1)根据MgZnO基MSM紫外光探测器的结构和实验结果，设置结构参数、材料参数和入射光参数；
[0008] 2)根据结构参数、材料参数和入射光参数，通过对输运方程和连续性方程耦合求解，计算MgZnO基MSM紫外光探测器的输出电流及响应度；
[0009] 3)在MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路模型的基础上，充分考虑器件的热噪声特性，添加热噪声元件，用来等效器件所产生的等效热噪声源，在漏
电阻Rin和寄生电阻Rp两端分别并联一个热噪声电流源，建立热噪声等效电路模型；
[0010] 4)在步骤2)获得的MgZnO基MSM紫外光探测器输出电流和响应度及步骤3)的基础上，添加与瞬态电流相互平行的散粒噪声电流源，由此得到完整的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路模型；
[0011] 5)根据噪声等效电路模型，计算传递函数，求解噪声等效电路模型中三种噪声源所对应的
功率谱密度函数；
[0012] 6)利用噪声功率谱密度函数，基于噪声功率谱密度和噪声功率的关系，得到噪声功率计算公式，根据噪声功率计算公式绘制噪声功率曲线；
[0013] 7)在串联型峰值增益和加强型峰值增益等效电路的基础上，重复步骤1)[0014] —4)，得到相应的串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路模型；
[0015] 8)根据串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路模型计算传递函数，求解串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路模型中三种噪声源所对应的功率谱密度函数，同时求解相应的噪声功率；
[0016] 9)将步骤6)和步骤8)所得到的噪声功率进行对比，若串联型和加强型峰值增益噪声等效电路模型的输出噪声功率值比原始噪声等效电路模型的输出噪声功率值低，则验证MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路具有降噪作用。
[0017] 进一步，所述步骤2)中，计算MgZnO基MSM紫外光探测器的瞬态电流，通过下述方法实现：
[0018] 2a)将连续性方程和输运方程进行联立求解；
[0019] 2b)通过联立方程，得出载流子浓度的广义傅里叶级数解；
[0020] 2c)对沿叉指
电极间距进行积分，即可得到相应的瞬态
电子电流In(t)；类似地，可以得到瞬态空穴电流Ip(t)，进而得到探测器的瞬态电流Iph(t)；
[0021] 2d)对得到的瞬态电流与单位冲激响应h(t)进行卷积，得到输出电流Iout；
[0022] 2e)得到器件输出Iph和照射到器件光敏面的入射功率Popt之间的比值响应度R。
[0023] 进一步，所述步骤5)中，首先利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得器件噪声等效电路的传输函数，进而在热噪声电流源 热噪声电流源 以及散粒噪声电流源 作用下分别对应的热噪声电流源输出噪声功率谱密度 热噪声
电流源输出噪声功率谱密度 和散粒噪声电流源输出噪声功率谱密度Sshot_out
(f)。
[0024] 进一步，所述步骤8)具体步骤如下：
[0025] 8a)利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得器件串联型峰值增益噪声等效电路的传输函数；
[0026] 8b)利用步骤8a)所述的传输函数，从而可以得到在热噪声电流源 热噪声电流源 以及散粒噪声电流源 作用下分别对应的热噪声电流源输出噪声功率谱密度 热噪声电流源输出噪声功率谱密度 和散粒噪声源输出噪声
功率谱密度Ss′hot_out(f)；
[0027] 8c)利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得器件加强型峰值增益噪声等效电路的传输函数；
[0028] 8d)利用步骤8c)所述的传输函数，从而可以得到在热噪声电流源 热噪声电流源 以及散粒噪声电流源 作用下分别对应的热噪声电流源输出噪声功率谱密度 热噪声电流源输出噪声功率谱密度 和散粒噪声电流源输出
噪声功率谱密度Ss″hot_out(f)；
[0029] 8e)利用公式(19)求解串联型和加强型峰值增益噪声等效电路的噪声功率谱密度所对应的输出噪声功率。
[0030] 相应地，本发明还给出了利用MgZnO基MSM紫外光探测器串联型峰值增益等效电路构建的串联型峰值增益噪声等效电路，以及利用MgZnO基MSM紫外光探测器加强型峰值增益等效电路构建的加强型峰值增益噪声等效电路。
[0031] MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路包括：
[0032] 电流源Iph，用于给整个电路供电； 散粒噪声电流源，用于等效光生载流子的
波动性所产生的噪声；漏电阻Rin，用于等效探测器
暗电流的影响； 由漏电阻Rin所引入的热噪声电流源，用于等效消耗元件Rin所引入的热噪声；存储电容Csc，用于等效光照条件下产生的电荷存储现象，模拟探测器在高频时候的失真现象；寄生电阻Rp，用于表征MgZnO基MSM紫外光探测器叉指电极的电阻的总和； 由寄生电阻Rp所引入的热噪声电流源，用于等效消耗元件Rp所引入的热噪声；寄生电容Cp，用于表征MgZnO基MSM紫外光探测器叉指电极之间的电容总和；寄生电感Lp，用于表征MgZnO基MSM紫外光探测器叉指电极的总电感，为所有金属电极电感的总和；
[0033] 所述散粒噪声电流源 漏电阻Rin、 热噪声电流源和存储电容Csc分别与电流源Iph相并联，存储电容Csc串联寄生电阻Rp并与寄生电容Cp相并联，寄生电阻Rp与热噪声电流源 相并联，寄生电容Cp串联寄生电感Lp和扩频电感Lpk后与负载电阻Rl相并联。
[0034] 串联型峰值增益噪声等效电路进一步包括扩频电感Lpk，为峰化技术中的电感，会与电阻电感发生耦合作用，降低输出噪声功率；寄生电容Cp串联寄生电感Lp和扩频电感Lpk后与负载电阻Rl相并联。
[0035] 加强型峰值增益噪声等效电路进一步包括扩频电容Cl，寄生电容Cp串联寄生电感Lp和扩频电感Lpk后与扩频电容Cl相并联，再并联负载电阻Rl。
[0036] 实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
[0037] 1)本发明的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路模型主要由两部分组成：第一部分是探测器的基础等效电路模型，用来反映器件的物理机制；第二部分是探测器的等效噪声电流源元件，用来等效在有入射光情况下，来源于器件的缺陷、载流子的热运动以及工作中无用信号等所引入的噪声。整个噪声等效电路模型通过已有的器件等效电路并考虑到噪声的影响进行建模，既可以反映器件的基础特性又可以保证较高的精度，适用于不同尺寸的MgZnO基MSM紫外光探测器的噪声特性仿真。
[0038] 2)本发明中的漏电阻和寄存电阻两端所并联的噪声元件，等效了器件在有入射光的情况下所产生的噪声电流源。
[0039] 3)本发明中的与电流源Iph相并联的散粒噪声元件，等效了器件中光生载流子的波动性引起的散粒噪声。
[0040] 4)可以模拟在高频、高功率条件下MgZnO基MSM紫外光探测器输出噪声功率谱密度随
频率的变化情况，可以进一步提升器件在高频仿真时的准确性。
[0041] 5)本发明中扩频电感的两端分别与寄生电感和负载电阻相串联，电感的引入可以对与电路中的电感电容发生耦合作用，使得噪声等效电路中电容阻抗的减小起到一定的补偿作用，进而降低了高频下MgZnO基MSM紫外光探测器的输出噪声功率。
[0042] 6)本发明中扩频电容的两端分别与扩频电感和电流源相串联，同时与负载电阻相并联。电容的引入可以明显降低器件的输出噪声功率，使高频条件下探测器的探测精度得到进一步的提高。
附图说明
[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0044] 图1是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路的建立及其降噪方法的
流程图。
[0045] 图2是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路结构示意图。
[0046] 图3是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器串联型峰值增益噪声等效电路的结构示意图。
[0047] 图4是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器加强型峰值增益噪声等效电路的结构示意图。
[0048] 图5(a)是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器三种噪声等效电路中 作用下分别对应的输出噪声功率谱密度曲线。
[0049] 图5(b)是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器三种噪声等效电路中 作用下分别对应的输出噪声功率谱密度曲线。
[0050] 图5(c)是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器三种噪声等效电路中 作用下分别对应的输出噪声功率谱密度曲线。
[0051] 图6(a)是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器无峰值增益和串联型峰值增益噪声等效电路中 和 作用下分别对应的输出噪声功率曲线。
[0052] 图6(b)是本发明MgZnO基MSM紫外光探测器串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路中 和 作用下分别对应的输出噪声功率曲线。
具体实施方式
[0053] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明。
[0054] 实施方式是，考虑到噪声的影响，利用MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路、串联型峰值增益等效电路、加强型峰值增益等效电路进行噪声等效电路的构建，进而研究MgZnO基MSM紫外光探测器输出噪声功率的降低措施。方法步骤如图1所示：
[0055] 步骤1根据探测器结构和实验结果设置参数
[0056] 根据MgZnO基MSM紫外光探测器的结构和实验结果，设置结构参数、材料参数和入射光参数。其中，结构参数包括：电极长度l、电极间距L、电极宽度W、金属电极层厚度th、有源层厚度d和电极个数N；材料参数包括：电子迁移率μn、空穴迁移率μp、空穴寿命τp、电子寿命τn、吸收系数α、反射系数r、相对
介电常数εs和
量子效率η；入射光参数为入射光
波长λ。表格为探测器的参数。
[0057]
[0058] 步骤2计算MgZnO基MSM紫外光探测器的输出电流和响应度
[0059] 由于MgZnO材料室温光吸收系数高达105cm-1，导致入射
光子的扩散深度相对于金属叉指电极间距很小，内部
电场电
力线的
曲率很小，因此该MSM结构可近似看作一维结构，相应地可以建立MgZnO基MSM紫外光探测器的一维模型。将步骤1中得到的结构参数、材料参数和入射光参数代入连续性方程(公式1,2)和输运方程(公式3,4)中，通过对连续性方程和输运方程进行联立求解，计算得到MgZnO基MSM紫外光探测器的输出电流及响应度。
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] 其中：t为时间；x为电流的运动方向；q为电子电量；n、p分别为电子和空穴浓度；Jn、Jp分别为电子和空穴电流密度；G为电子空穴对产生率；U为电子、空穴复合率；E为器件内部电场强度；μn、μp分别为电子和空穴迁移率；Dn、Dp分别为电子和空穴扩散系数；
[0065] 通过联立上述方程，可以得出载流子浓度的广义傅里叶级数解为：
[0066]
[0067] k＝{1,2,L}
[0068] 其中，Vth为热电压，n0为初始电子浓度，k为求和变量，L为电极间距。
[0069] 对式(5)沿叉指电极间距进行积分，即可得到相应的瞬态电子电流In(t)。
[0070]
[0071] 其中， Ac为
阴极面积，V为电极两端电压。
[0072] 类似地，可以得到瞬态空穴电流Ip(t)，表达式与电子电流相似。
[0073]
[0074] 其中，Ck,p，ξk,p为空穴对应的物理量，表达式同电子对应的相关物理量。
[0075] 由此，得到探测器的瞬态电流Iph(t)为：
[0076] Iph(t)＝In(t)+Ip(t)。 (8)
[0077] 接下来，对式(8)得到的瞬态电流与单位冲激响应h(t)进行卷积，得到输出电流Iout：
[0078] Iout＝Iph(t)*h(t) (9)
[0079] 得到器件输出Iph和照射到器件光敏面的入射功率Popt之间的比值响应度R：
[0080]
[0081] 式中，h是普朗克常数；ν是照射的光的频率；η为量子效率。
[0082] 步骤3在MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路模型的基础上，充分考虑器件的热噪声特性，添加热噪声元件，用来等效器件所产生的等效热噪声源，建立热噪声等效电路模型[0083] MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路主要包括：电流源Iph、漏电阻Rin、存储电容Csc、寄生电阻Rp、寄生电容Cp、寄生电感Lp和负载电阻Rl。
[0084] 其中，电流源Iph，用于给整个系统供电，主要用来表征探测器的本征响应，也就是探测器的瞬态电流。
[0085] 漏电阻Rin，与电流源并联，用于等效探测器暗电流的影响。在一个实施例中，漏电阻的阻值为18.31GΩ。
[0086] 存储电容Csc，与漏电阻并联，以吸收区内剩余电子和空穴为对象，用于等效光照条件下的电荷存储现象。在一个实施例中，存储电容值为37.5fF。
[0087] 寄生电阻Rp，其两端分别与存储电容和寄生电容Cp相连，用于等效MgZnO基MSM紫外光探测器的叉指电极引入的寄生电阻。在一个实施例中，纳米效应比例因子θ是10，金电极的
电阻率ρ为2.4×10-8Ωgm，得到寄生电阻值为3.33Ω。
[0088] 寄生电容Cp，其两端分别与寄生电阻和电流源相连，用于等效MgZnO基MSM紫外光探测器的叉指电极引入的寄生电容。在一个实施例中，寄生电容值为57.5fF。
[0089] 寄生电感Lp，其两端分别与寄生电阻和负载电阻Rl相连，用于等效MgZnO基MSM紫外光探测器的叉指电极引入的寄生电感。在一个实施例中，寄生电感值为69.2pH。
[0090] 负载电阻Rl，其两端分别与寄生电感和电流源相连，为光接收机中前置
放大器的输入阻抗。负载电阻值为50Ω。
[0091] MgZnO基MSM紫外光探测器等效电路中的消耗性元件都会引入热噪声，MgZnO基MSM紫外光探测器的热噪声源按照如下公式进行求解：
[0092] 漏电阻Rin引入的热噪声电流源
[0093]
[0094]
[0095] 式中，式中，T是绝度
温度；K是玻尔兹曼常数；Δf＝f2-f1，f2和f1分别器件的上限频率和下限频率；Δf为f2和f1的频率差； 为Rin引入的热噪声的功率谱密度。
[0096] 寄生电阻Rp引入的热噪声电流源
[0097]
[0098]
[0099] 式中， 为Rp引入的热噪声的功率谱密度。
[0100] 其中热噪声电流源按照如下方式加入等效电路中，形成热噪声等效电路：
[0101] 热噪声电流源 与电流源并联，用于等效消耗元件Rin所引入的热噪声。在一个实施例中，热噪声电流 值为9.51×10-16A/Hz1/2。
[0102] 热噪声电流源 与寄生电阻Rp并联，用于等效消耗元件Rp所引入的热噪声。在一个实施例中，热噪声电流 值为7.05×10-11A/Hz1/2。
[0103] 步骤4为能够全面的
模拟器件特性，添加了与瞬态电流相互平行的散粒噪声电流源，建立完整的探测器的噪声等效电路模型
[0104] 探测器在高频下由于光生载流子的波动性引起的散粒噪声对器件特性也会有影响，其中散粒噪声电流源 表达式如下：
[0105]
[0106] 式中，为平均电流；q为电子电量。在一个实施例中，平均电流I值为7.9×10-8A。
[0107] 在热噪声等效电路的基础上，散粒噪声电流源 与电流源并联，用于等效光生载流子的波动性所产生的噪声。在一个实施例中，散粒噪声电流源 值为1.59×10-13A/Hz1/2。具体噪声等效电路图如图2。
[0108] 步骤5利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得器件噪声等效电路的传输函数，进而求解MgZnO基MSM紫外光探测器的噪声功率谱密度及输出噪声功率
[0109] 利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得步骤4噪声等效电路的传输函数，进而可以得到在 以及 作用下分别对应的输出噪声功率谱密度：
[0110]
[0111]
[0112]
[0113] 式中，f为频率；q为电子电量；Csc为存储电容；Cp为寄生电容；Lp为寄生电感；Rl为负载电阻。
[0114] 在一个实施例中，原始噪声等效电路的三种噪声功率谱密度的曲线如图5(a)、(b)、(c)中的无峰值增益曲线。
[0115] 步骤6基于噪声功率谱密度和噪声功率的关系，得到噪声功率曲线
[0116] 基于噪声功率谱密度和噪声功率的关系，通过如下的转换公式得到噪声功率Pout：
[0117]
[0118] 式中， 为输出功率谱密度的平方，Rl为负载电阻。在一个实施例中，三种噪声功率曲线如图6(a)、(b)中的无峰值增益(Rin)(Rp)(shot)。
[0119] 步骤7构建串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路模型
[0120] 重复步骤1)-4)，计算得到串联型和加强型峰值增益噪声等效电路相应的噪声电流源，同时将计算得到的噪声电流元件加入等效电路中，建立如下的串联型和加强型峰值增益噪声等效电路模型：
[0121] 串联型峰值增益噪声等效电路模型：
[0122] 在MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路模型的基础上加入扩频电感Lpk，并与寄生电感Lp串联。在一个实施例中，扩频电感Lpk值为56.9pH。
[0123] 加强型峰值增益噪声等效电路模型：
[0124] 在串联型峰值增益噪声等效电路模型的基础上加入扩频电容Cl，在寄生电感Lp和扩频电感Lpk串联后与扩频电容Cl相并联。在一个实施例中，扩频电感Lpk值为90.8pH，扩频电容Cl值为70fH。
[0125] 图3和图4分别给出了串联型峰值增益噪声等效电路和加强型峰值增益噪声等效电路的结构示意图。
[0126] 步骤8求解串联型峰值增益和加强型峰值增益噪声等效电路的噪声功率谱密度及输出噪声功率
[0127] 利用传递函数，求串联型峰值增益和加强型峰值增益解噪声等效电路模型中三种噪声源所对应的功率谱密度函数，同时求解相应的噪声功率，步骤如下：
[0128] 步骤8a)利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得器件串联型峰值增益噪声等效电路的传输函数；
[0129] 步骤8b)利用步骤8a)所述的传输函数，从而可以得到在 以及作用下分别对应的输出噪声功率谱密度：
[0130]
[0131]
[0132]
[0133] 式中，f为频率；q为电子电量；Csc为存储电容；Cp为寄生电容；Lp为寄生电感；Lpk为扩频电感；Rl为负载电阻。
[0134] 在一个实施例中，串联型峰值增益噪声等效电路的三种噪声功率谱密度的曲线如图5(a)、(b)、(c)中的串联型峰值增益曲线。
[0135] 步骤8c)利用基尔霍夫定理以及傅里叶变换的方式求得加强型峰值增益噪声等效电路的传输函数；
[0136] 步骤8d)利用步骤8c)所述的传输函数，从而可以得到在 以及作用下分别对应的输出噪声功率谱密度：
[0137]
[0138]
[0139]
[0140] 式中，Cl为扩频电感。
[0141] 在一个实施例中，加强型峰值增益噪声等效电路的三种噪声功率谱密度的曲线如图5(a)、(b)、(c)中的加强型峰值增益曲线。
[0142] 步骤8e)利用公式(19)求解串联型和加强型峰值增益噪声等效电路的噪声功率谱密度所对应的输出噪声功率。
[0143] 在一个实施例中，串联型和加强型峰值增益噪声等效电路的三种噪声功率曲线如图6(a)、(b)中的串联型峰值增益和加强型峰值增益(Rin)(Rp)(shot)曲线。
[0144] 步骤9比较三种噪声等效电路所对应的输出噪声功率，验证峰值增益技术的降噪作用
[0145] 基于步骤6和步骤8所得到的输出噪声功率，将输出噪声功率的单位化为dBm/Hz。画出MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路分别与串联型峰值增益噪声等效电路和加强型峰值增益等效电路的输出噪声功率作对比。最终发现电感峰化技术和电感电容峰化技术具有降低输出噪声功率的作用。
[0146] 本发明的优点可通过以下仿真进一步说明：
[0147] 1.噪声等效电路的建立
[0148] 本发明首次采用MgZnO基MSM紫外光探测器的噪声等效电路模型。1)整个电路模型结合了器件本身的特性和噪声的影响，既可以反映器件的物理机制又可以保证较高的精度，适用于不同尺寸MgZnO基MSM紫外光探测器的噪声特性仿真；2)利用峰化技术的MgZnO基MSM紫外光探测器峰值增益等效电路，构建了相应的峰值增益噪声等效电路，其输出的噪声功率在高频工作环境下有较明显的下降，可用于提高光通信系统的探测精度。
[0149] 2.仿真结果
[0150] 利用以上建立的MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路，通过加入扩频电感和扩频电容可以降低探测器的输出噪声功率。图5(a)、(b)、(c)是MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路、考虑了串联型峰值增益技术以及考虑了加强型峰值增益技术的噪声等效电路的噪声功率谱密度曲线。可以看出，在MgZnO基紫外光探测器噪声等效电路中，在 作用下的 曲线在器件带宽41.27GHz范围内的最低值是4.69×10-31A2/Hz；在 作用下的 曲线在0到80GHz之间一直是呈现上升趋势的，在器件带宽41.27GHz对应的为2.81×10-24A2/Hz；在 作用下的 在器件带宽41.27GHz范围内的最低值
是1.38×10-26A2/Hz。由此可以看出，Rp所引入的热噪声是影响高频段器件性能的主要原因。
对于串联型峰值增益噪声等效电路，可以看出，在 作用下的 曲线在器件带宽
-31 2
45.12GHz范围内的最低值是4.79×10 A/Hz；在 作用下的 曲线在0到80GHz
之间一直是呈现上升趋势的，在器件带宽45.12GHz对应的 为3.36×10-24A2/Hz；在作用下的 在器件带宽45.12GHz范围内的最低值是1.33×10-26A2/Hz。因此，串联型峰值增益等效电路在工作带宽范围内甚至在频率大于100GHz的高频区内的主要噪声都是 对于加强型峰值增益噪声等效电路的功率谱密度，从图5(a)、(b)、(c)中可以看出，在 作用下的 曲线在器件带宽61.28GHz范围内的最低值是2.12×10-34A2/
Hz；在 作用下的 曲线对应的 为1.96×10-23A2/Hz；在 作用下的
的最低值是5.93×10-30A2/Hz。同时，还可以看出器件的加强型峰值增益噪声等效电-23 2
路的 在频率为5.8GHz的时候达到了最大值2.166×10 A/Hz。这主要是因为：第一，加强型峰值增益技术引进的扩频电感Lpk和扩频电容Cl为电路引入了一个新的极点出现了耦合现象。第二，热噪声电流源的引入 改变了器件原等效电路的传输函数。此外，从图5(a)、(b)、(c)中还可以看出，当频率达到3.3GHz的时候器件的加强型峰值增益噪声等效电路的 曲线出现了一个极小值，大小为6.6×10-30A2/Hz。这个极小值也与所引入的新极点有关。
[0151] 图6(a)、(b)给出了不同MgZnO基MSM紫外光探测器噪声等效电路输出噪声功率的变化。将串联型峰值增益噪声等效电路的输出噪声功率与未扩频的等效电路输出噪声功率相比，从图6(a)可以看出，在较低频率的区域，串联型扩频电路的输出噪声功率和未扩频的基本是重合的。但是，在高频区由于扩频电感Lpk的引入，串联型扩频等效电路的输出噪声功率出现了下降的趋势。也就是说，串联型峰值增益技术中通过扩频电感Lpk的引入可以与电阻电感发生耦合作用，从而具有一定的降噪的作用。从图6(b)中可以看出，通过与未扩频的输出功率相比发现，加强型电路由于扩频电感Lpk以及扩频电容Cl的引入，器件的输出噪声功率也得到了明显的降低。其中，与未扩频的输出功率相比，加强型的 和 作用下的输出热噪声功率以及散粒噪声功率都减小了50dBm/Hz左右。与前两个噪声相比，加强型 作用下的输出热噪声功率的降低不是很明显，但是当频率大于1.1×1011Hz后，输出功率就开始随着频率的增加而呈明显降低。因此，加强型峰值增益技术具有更为显著的降低噪声的作用。也就是说，加强型峰值增益技术对于提高探测器的探测性能和微弱信号的辨识能力作用明显。
[0152] 以上所揭露的仅是本发明的较佳实施例而已，然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域技术人员利用上述揭露的技术内容做出些许简单
修改、等同变化或修饰，仍属于本发明的保护范围之内。
