基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器制造技术

一种基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，包括用于探测的锗硅异质结双极晶体管，所述锗硅异质结双极晶体管的基极通过匹配网络连接用来接收太赫兹波信号的基片集成波导天线，所述锗硅异质结双极晶体管的发射极接地，所述锗硅异质结双极晶体管的集电极通过输出滤波器分别连接四分之一波长开路微带线和直流偏置电压，以及构成输出端。本发明专利技术的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，提高片上集成天线的增益和效率，减小接直流偏置的封装线引入的寄生效应。

【技术实现步骤摘要】
基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器
本专利技术涉及一种晶体管探测器。特别是涉及一种基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器。
技术介绍
太赫兹波是指一种介于毫米波段与红外波段之间的电磁波，太赫兹频段被定义到O.1THz到10THz之间(波长为3mm-30μm)，属于电子学和光学的交界区域。太赫兹波相较于x射线能量更低,相比于可见光穿透性更好，因此被广泛的应用于医学影像学[1]，安检[2]，以及生物和制药行业[3]。太赫兹探测器的种类有很多，例如基于天线藕合的肖特基二极管探测器[4]，基于天线藕合的FET(FieldEffectTransistor)自混频探测器[5]和基于天线藕合的太赫兹热探测器[6]等。这些探测器在设计过程中都存在一些技术上的问题：片上集成天线的增益和效率不高，太赫兹波天线与探测器信号功率传输效率低，太赫兹探测器接直流偏置的封装线引入寄生效应，这将大大减少探测器的输出响应度，增加探测器的等效噪声功率。综上所述，目前迫切需要提出一种新型探测器来解决目前现有太赫兹探测器面临的技术难题。【参考文献】[1]Z.Taylor,R.Singh,D.Bennett,P.Tewari,C.Kealey,N.Bajwa,M.Culjat,A.Stojadinovic,H.Lee,J.-P.Hubschman,E.Brown,andW.Grundfest,“THzmedicalimaging:Invivohydrationsensing,”IEEETrans.THzSci.Technol.,vol.1,no.1,pp.201–219,Sep.2011.[2]N.Shimizu,T.Ikari,K.Kikuchi,K.Matsuyama,A.Wakatsuki,S.Kohjiro,andR.Fukasawa,“Remotegassensinginfull-scalefirewithsub-terahertzwaves,”inIEEEMTT-SInt.Microw.Symp.Dig.,Jun.2011,pp.1–4.[3]K.Ajito,H.J.Song,A.Hirata,A.Wakatsuki,Y.Muramoto,N.Shigekawa,T.Kumashiro,D.Asa,T.Nagatsuma,N.Kukutsu,andY.Kado,“Continuous-waveterahertzspectroscopicimagingatover1THzforpharmaceuticalapplications,”inProc.Int.Conf.Infrared,Millimeter,TerahertzWaves,Sep.2010,pp.1–2.[4][16]R.Han,Y.Zhang,D.Coquillat,H.Videlier,W.Knap,E.Brown,andK.K.O,“A280-GHzSchottkydiodedetectorin130-nmdigitalCMOS,”IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.46,no.11,pp.2602–2612,Nov.2011.[5][19]R.AlHadi,H.Sherry,J.Grzyb,N.Baktash,Y.Zhao,E.A.Kaiser,A.Cathelin,andU.Pfeiffer,“Abroadband0.6to1THzCMOSimagingdetectorwithanintegratedlens,”inIEEEMTT-SInt.Microw.Symp.Dig.,Jun.2011,pp.1–4.[6]Sin-HanYang,LiSu！,I-ChunHuang,ChuehTing,Ching-Kuang,C.Tzuang,”Monolithic28.3THzThermalImageSensorIncorporatingO.18-llmCMOSFoundry,“in2010IEEEMTT-SInternationalMicrowaveSymposium.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够提高片上集成天线的增益和效率的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，包括用于探测的锗硅异质结双极晶体管，所述锗硅异质结双极晶体管的基极通过匹配网络连接用来接收太赫兹波信号的基片集成波导天线，所述锗硅异质结双极晶体管的发射极接地，所述锗硅异质结双极晶体管的集电极通过输出滤波器分别连接四分之一波长开路微带线和直流偏置电压，以及构成输出端。所述的匹配网络包括有第一电容和第一微带线，其中，所述第一电容的一端连接基片集成波导天线，另一端分别连接第一微带线的一端，以及连接锗硅异质结双极晶体管的基极，所述第一微带线的另一端接地。所述的输出滤波器包括有第二电容和第二微带线，其中，所述第二微带线的一端连接锗硅异质结双极晶体管的集电极，另一端分别连接四分之一波长开路微带线、直流偏置电压和第二电容的一端，所述第二微带线的该端还构成输出端，所述第二电容的另一端接地。所述的基片集成波导天线的最顶层金属构成贴片天线，最底层金属构成反射板，所述贴片天线与构成反射板的最底层金属通过侧墙相连，所述侧墙与所述贴片天线之间设置有磁场环路，所述贴片天线的馈电端连接匹配网络中的第一电容，所述贴片天线上开有用于增加天线带宽的缝隙。所述的磁场环路与所述的侧墙相距四分之一波长。本专利技术的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，提高片上集成天线的增益和效率，减小接直流偏置的封装线引入的寄生效应。本专利技术具有如下有益效果：(1)通过基片集成波导天线可以增加天线接收太赫兹波的性能；(2)天线与探测器之间设置的匹配网络可以提高信号功率传输效率；(3)在锗硅异质结双极晶体管的集电极并联一开路四分之一波长阻抗变换器，使得对于待测太赫兹波来说集电极为零点，但不影响集电极的直流偏置电压，从而减小集电极接直流偏置引入的寄生效应对探测器性能的影响。附图说明图1是本专利技术基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器的电路原理图；图2是本专利技术中的基片集成波导天线。图中1：基片集成波导天线11：贴片天线12：缝隙13：侧墙14：磁场环路15：馈电端具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器做出详细说明。如图1所示，本专利技术的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，包括用于探测的锗硅异质结双极晶体管B，所述锗硅异质结双极晶体管B的基极通过匹配网络连接用来接收太赫兹波信号的基片集成波导天线1，所述锗硅异质结双极晶体管B的发射极接地，所述锗硅异质结双极晶体管B的集电极通过输出滤波器分别连接四分之一波长开路微带线W2和直流偏置电压V，以及构成输出端S。基片集成波导天线1将接收到的太赫兹波信号传输到锗硅异质结双极晶体管B的基极，为了使从基片集成波导天线1得到的太赫兹波信号功率最大化传输给锗硅异质结双极晶体管B，在基片集成波导天线1与锗硅异质结双极晶体管B的基极之间增加一匹配网络，在锗硅异质结双极晶体管B的集电极外接电源偏置并且在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，包括用于探测的锗硅异质结双极晶体管(B)，其特征在于，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的基极通过匹配网络连接用来接收太赫兹波信号的基片集成波导天线(1)，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的发射极接地，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的集电极通过输出滤波器分别连接四分之一波长开路微带线(W2)和直流偏置电压(V)，以及构成输出端(S)。

【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，包括用于探测的锗硅异质结双极晶体管(B)，其特征在于，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的基极通过匹配网络连接用来接收太赫兹波信号的基片集成波导天线(1)，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的发射极接地，所述锗硅异质结双极晶体管(B)的集电极通过输出滤波器分别连接四分之一波长开路微带线(W2)和直流偏置电压(V)，以及构成输出端(S)。2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，其特征在于，所述的匹配网络包括有第一电容(C1)和第一微带线(W1)，其中，所述第一电容(C1)的一端连接基片集成波导天线(1)，另一端分别连接第一微带线(W1)的一端，以及连接锗硅异质结双极晶体管(B)的基极，所述第一微带线(W1)的另一端接地。3.根据权利要求1所述的基于基片集成波导天线的锗硅异质结双极晶体管探测器，其特征在于，所述的输出滤波器包括有第二电容(C2)和第二微...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏林，傅海鹏，张齐军，马建国，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12