书名：硅基光电集成电路（原书第2版）
定价：159.0
ISBN：9787111788706
作者：[德］霍斯特·齐默尔曼(Horst Zimmermann)
版次：1
出版时间：2025-09

内容提要：

本书回顾了光电子学和光电集成电路设计的各个主题,介绍了光探测器的光学吸收和器件物理的基本特征，

以及它们在现代CMOS和BiCMOS技术中的集成。这对于理解光电集成电路（OEIC）的基本机理提供了基础。

书中详细介绍了集成高带宽PIN光电二极管、线性模式和盖格模式下的雪崩光电二极管，以及OEIC的广泛应用，

即从光学传感器、智能传感器、图像传感器、3D传感器和光学存储系统到光纤接收器和光学无线通信接收器及单光子检测。

此外，书中还展示了OEIC在量子极限和电子光子集成的光学接收器方面的研究成果及其最新趋势，

并给出了典型的3D集成应用案例，如多节点光开关、光学收发器和高分辨率3D传感器。

本书适合从事光电器件和集成电路相关工作的工程师、科研人员和技术管理人员阅读，

也可以作为高等院校光电器件和集成电路相关专业的高年级本科生和研究生的教材和参考书。

目录：

第1章基础与理论1

1.1光吸收的基本原理1

1.1.1光子及其特性1

1.1.2重要半导体材料的光吸收2

1.1.3光生4

1.2半导体方程5

1.3光电探测器的重要模型7

1.3.1载流子漂移7

1.3.2载流子扩散11

1.3.3量子效率和响应度14

1.3.4光电二极管的等效电路17

参考文献20

第2章集成硅光电探测器22

2.1双极技术中的集成探测器22

2.1.1双极工艺22

2.1.2采用标准双极技术的集成探测器25

2.1.3采用改进的双极技术的集成探测器27

2.2CMOS集成光电探测器30

2.2.1单阱CMOS工艺30

2.2.2双阱CMOS工艺30

2.2.3三阱CMOS工艺32

2.2.4标准CMOS工艺中的集成探测器32

2.2.5空间调制光探测器37

2.2.6PIN光电二极管38

2.2.7电荷耦合器件图像传感器52

2.2.8有源像素传感器56

2.2.9非晶硅探测器60

2.2.10CMOS集成的双极光电晶体管62

2.2.11光子混频器64

2.2.12雪崩光电二极管66

2.2.13单光子雪崩二极管…69

2.3BiCMOS集成探测器70

2.3.1BiCMOS工艺70

2.3.2BiCMOS集成的光电二极管76

参考文献85

第3章晶体硅薄膜中的探测器96

3.1绝缘体上硅中的光电二极管96

3.2蓝宝石上的硅100

3.3聚酰亚胺键合101

参考文献102

第4章SiGe光电探测器104

4.1异质外延生长104

4.2SiGe合金的吸收系数105

4.3SiGe/Si PIN异质结双极晶体管集成106

参考文献107

第5章集成光接收器电路的设计110

5.1电路仿真器和晶体管模型110

5.2布图和验证工具114

5.3OEIC的设计115

5.4跨阻放大器117

5.4.1频率响应118

5.4.2相位和群延迟121

5.4.3稳定性和补偿124

5.4.4晶体管跨阻放大器电路的带宽124

5.4.5集成跨阻放大器的带宽限制127

5.4.6集成跨阻放大器的新π模型129

5.4.7并联-并联反馈137

5.4.8输入和输出电阻140

5.4.9噪声和灵敏度142

5.4.10泊松统计和量子极限148

参考文献149

第6章光电集成电路实例151

6.1数字CMOS电路151

6.1.1同步电路151

6.1.2异步电路156

6.2数字BiCMOS电路158

6.3激光驱动器电路159

6.4模拟电路161

6.4.1双极电路161

6.4.2二维CMOS成像仪…164

6.4.3光学距离测量电路173

6.4.4采用标准CMOS光电二极管的3D传感器176

6.4.5采用PIN光电二极管的3D传感器179

6.4.6带SPAD的3D传感器181

6.4.7智能像素传感器183

6.4.8CMOS光学传感器…195

6.4.9BiCMOS光学传感器208

6.4.10使用单光子探测技术的传感器211

6.4.11用于光存储系统的CMOS电路212

6.4.12用于光存储系统的BiCMOS电路220

6.4.13连续模式光纤接收器240

6.4.14无线红外通信接收器281

6.4.15OWC接收器和可见光实验288

6.4.16混合接收器301

6.4.17速度提升技术302

6.4.18塑料光纤接收器314

6.4.19突发模式光学接收器328

6.4.20深亚μm接收器331

6.4.21瞄准量子极限的接收器333

6.4.22光纤接收器比较347

6.4.23特殊电路353

6.5小结356

参考文献357

第7章电子-光子集成电路369

7.13D集成技术369

7.1.1铜柱连接369

7.1.2氧化层通孔370

7.1.3硅通孔370

7.2光学开关371

7.3光学收发器380

7.4光学扫描断层传感器389

7.53D显微成像传感器390

参考文献391