[发明专利]一种光电放大集成三极管芯片

说明书

本发明公开了一种光电放大集成三极管芯片，包括：光电二极管单元，光电二极管单元包括光电二极管，光电二极管包括PIN结构光电二极管或PN结构光电二极管；比例电流镜单元，比例电流镜单元以光电二极管单元的P型层或N型层作为衬底，且光电二极管单元与所述比例电流镜单元电连接。本发明的方案通过比例电流镜单元实现对光电二极管单元的光电流的放大，可实现温度稳定的电流放大且没有引入额外的电流噪声，信噪比没有降低，维持了较高的信噪比。

技术领域

本发明涉及光电芯片领域，具体涉及一种光电放大集成三极管芯片。

背景技术

现有的光子型光电探测器基于PN结构或PIN结构的半导体芯片，可将光信号转化为电流信号，最大转化率为1个光子对应1个电子，如1550nm光波对应的理论响应度为1.25A/W。当光能量较弱时，如0.1～10μW左右，对应的光电流较微弱，给后级的处理电路带来难度，无法兼顾信噪比和带宽。

现有的具有电流放大功能的光电探测器件主要包括基于雪崩效应的APD以及基于三极管效应的光电三极管，但他们存在两个问题：一是在放大过程中引入额外电流噪声，降低了信噪比；二是放大倍数随环境温度变化，对使用造成不便。因此如何实现温度稳定的放大倍数和提高信噪比是本领域的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种光电放大集成三极管芯片，以实现温度稳定的放大倍数和较高的信噪比。

本发明提供一种光电放大集成三极管芯片，包括：光电二极管单元，光电二极管单元包括光电二极管，光电二极管包括PIN结构光电二极管或PN结构光电二极管；比例电流镜单元，比例电流镜单元以光电二极管单元的P型层或N型层作为衬底；且光电二极管单元与比例电流镜单元电连接。

可选的，比例电流镜单元包括多个三极管，多个三极管包括接收三极管和多个放大三极管；接收三极管的集电极和基极电连接；光电二极管与接收三极管电连接的N型层或P型层上设置有第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，第一重掺杂区与所在层的导电类型相同，多个第二重掺杂区的导电类型与所在层的导电类型相反，多个第二重掺杂区分别位于各个三极管的集电极和发射极对应的位置；第一重掺杂区上设置有引出电极，接收三极管的集电极与引出电极电连接；自光电二极管的P型层或N型层引出光电放大集成三极管芯片的基极；多个放大三极管中的每一个的集电极通过走线电连接，并引出光电放大集成三极管芯片的集电极；多个放大三极管中的每一个的基极通过走线电连接；多个放大三极管中的每一个的发射极通过走线电连接，并引出光电放大集成三极管芯片的发射极；接收三极管的基极与多个放大三极管的全部基极电连接；接收三极管的发射极与多个放大三极管的全部发射极电连接。

可选的，全部多个三极管均为NPN型三极管，全部多个三极管以光电二极管的P型层作为衬底；或全部多个三极管均为PNP型三极管，全部多个三极管以光电二极管的N型层作为衬底。

可选的，全部多个三极管为材料、尺寸、规格均相同的三极管。

可选的，比例电流镜单元包括多个MOS管，多个MOS管包括接收MOS管和多个放大MOS管；接收MOS管的漏极和栅极电连接；且与光电二极管的N型层或P型层电连接；光电二极管与接收MOS管电连接的N型层或P型层上设置有第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，第一重掺杂区与所在层的导电类型相同，多个第二重掺杂区的导电类型与所在层的导电类型相反，多个第二重掺杂区分别位于各个MOS管的源极和漏极对应的位置；第一重掺杂区上设置有引出电极，接收MOS管的集电极与引出电极电连接；自光电二极管的P型层或N型层引出光电放大集成三极管芯片的基极；多个放大MOS管中的每一个的漏极通过走线电连接，并引出光电放大集成三极管芯片的集电极；多个放大MOS管中的每一个的栅极通过走线电连接；多个放大MOS管中的每一个的源极通过走线电连接，并引出光电放大集成三极管芯片的发射极；接收MOS管的栅极与多个放大MOS管的全部栅极电连接；接收MOS管的源极与多个放大MOS管的全部源极电连接。